Uno degli utilizzi più frequenti, tanto da diventare il "gold standard" per la diagnosi di molte patologie, della tomografia computerizzata è lo studio del cranio e dell'encefalo. La complessità di questa regione anatomica e la presenza di numerose strutture sovrapposte, nonché la necessità di visualizzare dettagli spesso propedeutici a un intervento neurochirurgico, rende indispensabile la possibilità di ottenere immagini multi-planari ad alta risoluzione. Nonostante la risonanza magnetica stia acquisendo sempre maggiore importanza per quanto riguarda lo studio dell'encefalo, la TC garantisce tempi di esecuzione nettamente inferiori, non presenta problematiche relative alla presenza di forti campi magnetici e di claustrofobia, rendendo tale metodica la prima scelta, nonché la più adatta in situazioni di emergenza come traumi cranici e sospetti ictus cerebrali (emorragici o ischemici).