روشهاي تشخيصي پزشكي هسته اي متفاوت است.
در روش اول ماده پرتوزا ترجيها از طريق وريدي وارد بدن بيمار شده وسپس نقشه اي از توزيع راديو دارو تهيه مي شود. عضو مورد نظر متناسب با ميزان جذب راديو دارو مي شود ودرنتيجه تابش پرتوي گاما مورد تصويربرداري قرار مي گيرد.
در روش دوم از راديو ايزوتوپ ها به عنوان ردياب جهت نشاندار كردن نمونه هاي گرفته شده از بيمار نظير خون ، ادرار ، سرم و ... استفاده مي شود. با روش راديو ايمنواسي، اندازه گيري مقادير بسيار كم هورمون ها ومواد داخل مايعات بدن امكان پذير است . امروزه كاربرد درماني مونوكلونال آنتي بادي هاي نشاندار شده بايد راديو اكتيو برهمين مبنا گسترش يافته است.
در پزشكي هسته اي از بعضي از راديو داروها هم در تشخيص وهم در درمان بيماريها استفاده مي شود . يكي از مهمترين راديو ايزوتوپها در اين زمينه يد -131 است كه كاربرد وسيعي در درمان پركاري و سرطان تيروئيد دارد به عبارت كلي تر در پزشكي هسته اي از پرتوهاي گاما جهت تصويربرداري از اعضاء بدن واز پرتوهاي بتا جهت درمان بيماريها استفاده مي شود.