微量の放射性医薬品（ラジオアイソトープ、 Radioisotope）を注射すると（飲む薬もある）、その薬の性質により特異的に病気の部位や臓器に集まるため、その分布を撮影して診断を行ないます。

主要な分野であるがん、脳神経、心臓を始め、全身の様々な臓器の働きや病気を調べることができ、安全で副作用の少ない検査が殆どです。

代表的な対象疾患としては

• がんの原発や転移の診断：がんによく集まる放射性医薬品を用います。PET検査も含みます。
• 心臓の病気の診断：心筋梗塞や狭心症などの冠動脈疾患、心不全、心筋症など。
• 脳の病気の診断：認知症や脳血管障害の診断など。
• 甲状腺の病気の診断と治療：甲状腺機能亢進症（バセドウ病を含む）、甲状腺癌など。バセドウ病の治療にもアイソトープによる核医学治療が行なわれています。
• 骨の診断：骨転移や骨折、代謝の異常など。
• 消化器の診断：肝臓や胆道系、消化管出血など。食道シンチ用の解析ソフトを公開中です。

核医学治療はがん細胞を選択的に照射する治療です。
甲状腺の放射性ヨウ素によるアイソトープ治療は甲状腺癌の治療に広く用いられています
神経内分泌系腫瘍（褐色細胞腫、パラガングリオーマ、神経芽細胞腫など）の I-131 MIBGによる核医学治療や、前立腺癌の骨転移の核医学治療（ゾーフィゴ®）や悪性リンパ腫の核医学治療(ゼヴァリン®）も実施しています。