放射性核素扫描使用放射性核素释放的放射性（称为核衰变）来产生图像。放射性核素是一种不稳定的同位素，通过释放能量作为辐射而变得更加稳定。这种辐射可以包括伽玛射线光子或粒子发射（如正电子，用于正电子成象）。
放射性核素产生的辐射可用于成像，也可用于治疗某些疾病（如，甲状腺疾病）。
放射性核素，常用锝-99m，可以与不同的稳定代谢活性的化合物结合而形成放射性药物，定位于特定的解剖或病变结构（靶组织）。放射性药物可通过口服或者注射给药。放射性核素通过一定时间到达靶组织后，使用伽玛照相机进行摄影。放射性核素发射的伽玛射线与伽玛照相机中的晶体闪烁体相互作用，产生光子，然后被光电倍增管转换成电子信号。通过计算机集成分析技术将信号形成二维影像。然而，只有靠近照相机的信号才能被准确分析；因此成像受到组织厚度和照相机量程的限制。
便携式伽玛照相机可以在床旁提供放射性核素成像。
一般情况下，放射性核素扫描被认为是安全的;它采用相对低剂量的辐射，并提供了有价值的信息（例如，它使临床医生怀疑癌症扩散到骨骼时能对整个骨骼显像。
放射性核素扫描
根据检测的靶组织或者疾病选择不同的核素标记物：
对于骨骼成像，锝-99m与双磷酸盐结合可用于检查骨转移或感染。
对于炎症识别，标记的白细胞可用于局部炎症的诊断。
对于局部胃肠道出血，红细胞被标记可用于确定红细胞是否已经从血管渗出。
对于肝、脾或骨髓显像，可用硫胶体标记。
对于胆道系统成像，标记的亚胺基二乙酸衍生物可用于检查胆道梗阻、胆汁渗漏和胆囊病变。
放射性核素扫描还用于甲状腺、脑血管系统、心血管系统、呼吸系统，以及泌尿系统成像。 例如，心肌灌注成像技术，心脏组织在适当灌注后摄取放射性核素（如，铊），这项检查可以结合运动试验。
放射性核素扫描技术还可以用于评估肿瘤。
放射性核素扫描的变化
单光子发射CT（SPECT）
SPECT利用伽玛照相机围绕患者成像。得到的一系列图像通过计算机重建为二维断层图像，与传统的CT方式类似。二维图像可用于断层重建为三维图像。
放射性核素扫描的缺点
放射性暴露取决于使用的核素及其剂量。有效剂量往往从1.5~17 mSv，如在以下内容：
对于肺扫描：约1.5mSv
骨骼和肝胆扫描：约3.5至4.5mSv
锝心脏扫描：约17
放射性核素的反应罕见。
能够准确成像的区域是有限的，因为只有靠近伽玛照相机镜头的信号才能被准确定位。图像细节也可能受到局限。
通常，成像必须延迟数小时保证核素能够到达靶组织的时间。
