سودمندترین رادیو ایزوتوپ ها در پزشکی هسته ای رادیو ایزوتوپهای تابش کننده گاما می باشند، زیرا پرتوهای تابش شده از این مواد در درون بدن را می توان از بیرون بدن به سادگی تشخیص داد.اندازه های کاربردی مواد رادیواکتیو در روش های تشخیصی، از دید جرم آنها، بسیار اندک است - نزدیک به میکروگرم - به گونه ای که این مواد بر روند کارهای فیزیولوژیک بدن اثری ندارند.
رادیوایزوتوپ ها بیشتر به گونه ترکیبی، وارد بدن می شوند. ترکیب های یاد شده مولکول های نشاندار هستند. یک مولکول نشاندار مولکولی است که یک یا چند اتم آن رادیواکتیو باشد.ترکیبات رادیواکتیو، داروهای رادیواکتیو یا رادیوداروها باید از استانداردهای ویژه خالص بودن شیمیایی و دارویی برخوردار باشند.
رادﯾﻮﻧﻮﮐﻠﯿﺪ درمانی یک روش درمانی تشخیصی است که رشد سلول های سرطانی را کنترل کرده و حتی با استفاده از تابش قادر به از بین بردن این سلول ها نیز می باشد. سلول های مغز استخوان ناقص با استفاده از دوز کشنده ی تابش، قبل از جایگزینی سلول های بیمار با سلول های سالم حذف می گردد.
به منظور درمان لوسمی و تسکین درد ناشی از این بیماری، ساماریم - 153 و استرونیم - 89 مورد استفاده قرار می گیرد. این روش، شیمی درمانی نامیده می شود که به درمان انواع سرطان ها کمک می کند. بسیاری از ایزوتوپ های رادیواکتیو در علم مدرن استفاده می شوند. از آن جا که ایزوتوپ های رادیواکتیو بسیار ناپایدار می باشند، بنابراین باید هنگام استفاده از آن ها بسیار مراقب بود و دستورالعمل های ایمنی را به خوبی رعایت کرد.
بعد از شکافت هسته، ایزوتوپ ها تجزیه شده و اتم های مختلفِ دارای تعداد متفاوتی پروتون را تولید می کنند. ایزوتوپ ها در زمینه های پزشکی، تحقیقاتی و غیره کاربردهای فراوانی دارند. در واقع در پزشکی کاربرد رادیو ایزوتوپ ها ( اتم های یک عنصر را که عدد اتمی یکسان و عدد جرمی متفاوت دارند، ایزوتوپ های آن عنصر می نامند بارهای مثبت که همان تعداد پروتون ها می باشند را عدد اتمی و مجموع تعداد پروتون ها و نوترون های هسته یک اتم را عدد جرمی آن می گویند) در سه زمینه متمرکز است که عبارتند از تشخیص، درمان و تحقیق.