In diesem medizinischem Fachgebiet werden radioaktive Isotope bzw. radioaktive chemische Verbindungen, sogenannte Radiopharmaka (radioaktive Arzneimittel) zur Funktionsbeurteilung von Organen, Geweben und des Knochens verabreicht. Die Untersuchungen werden als "Szintigraphie" bezeichnet und mit einer Gammakamera angefertigt.

In Ergänzung zu anderen bildgebenden, überwiegend strukturellen Verfahren (z.B. Röntgenuntersuchung, Ultraschalluntersuchung) ermöglicht die nuklearmedizinische Untersuchung durch die Abbildung verschiedenster Stoffwechselprozesse eine Optimierung der Diagnostik bei sehr vielen Fragestellung. Da die Untersuchungssubstanzen in äußerst geringen Mengen verabreicht werden und sich in der Regel kaum von den natürlich im Organismus vorkommenden Stoffen unterscheiden, wird die Funktion der untersuchten Organe praktisch nicht beeinflusst, nur beobachtet. Jährlich werden weltweit nuklearmedizinische Untersuchungen millionenfach durchgeführt, sie sind sicher und mit wenig Unannehmlichkeiten verbunden.