核醫學影像技術與其他影像診斷技術不同的是，核醫學影像是把被稱為疾病"探針"的微量顯像藥物引入體內，用高新技術在體外探查"探針"在人體內或靶器官內的動態和/或靜態分布狀況。這些"探針"具有與人體內天然的新陳代謝物質相同的生理生化特征，借以可了解人體器官的功能、生理生化、代謝與基因表達等方面的變化。絕大多數疾病在病程的早期僅有功能（包括血流、代謝、受體與基因表達）方面的改變，有的疾病經過臨床治療后，病變局部結構上的變化恢復正常，但體內組織器官的功能與代謝上的損傷仍然存在，此時X平片、超聲、CT和MRI檢查常為陰性結果，而核醫學影像就可以為疾病的診斷，特別是疾病的早期定性診斷和及時的療效判斷提供重要的診斷信息。
核醫學的成像取決于臟器或組織的血流、細胞功能、細胞數量、代謝活躍程度和排泄引流等因素，是一種功能代謝顯像。而CT、MR、B超等檢查主要是通過顯示臟器或組織的解剖形態學的變化，盡管分辨率很高，但顯示功能代謝的變化不如核醫學檢查。
