La medicina nuclear se utiliza para diagnosticar y determinar la gravedad de padecimientos como el cáncer, las cardiopatías, los desórdenes neurológicos u otras enfermedades. La forma en que se lleva a la práctica es mediante un estudio médico que, por lo general, no es invasivo ni tiene efectos adversos.
Pero, ¿cómo se lleva a cabo? Generalmente el paciente que debe someterse a un estudio de medicina nuclear recibe un fármaco
transportador y un radioisótopo por diversas vías (habitualmente intravenosa). Luego de esto, y mientras el radiofármaco va circulando por su cuerpo, el paciente ingresa en un aparato llamado cámara gamma. Dicho equipo detectará el radiofármaco y almacenará digitalmente imágenes funcionales y moleculares que luego analizará el médico para el diagnóstico.

Estas imágenes, a diferencia de las radiológicas, mostrarán cómo funcionan sus órganos y tejidos explorados revelando alteraciones, si éstas existieran. 
Otro uso fundamental de la energía nuclear en la medicina es a través de una especialidad médica que utiliza la aplicación de radiaciones ionizantes para destruir tejidos malignos, tumores y así curar enfermedades: la radioterapia.