核医学可以用于机体许多脏器系统的诊断和治疗，最特色的诊疗是心肌灌注显像。它可以早期诊断冠心病，对冠心病进行危险性分层，并且进行适当治疗方法的选择，判断心梗患者的心肌存活性，可以对冠心病患者进行精准的治疗。另外，核素全身骨扫描可以早期诊断肿瘤骨转移，对肿瘤患者的准确分期有重要价值。核素肾显像是一个无创的准确判断肾脏功能的方法，尤其是分辨肾脏功能有很重要的应用。核素心肿瘤显像对肿瘤的诊断、鉴别、分期都有重要价值。核医学主要的治疗项目，最重要的就是碘-131治疗甲亢，这个在许多地方都作为甲亢的首选方法。近年来该方法用的比较多，尤其对抗甲状腺药物治疗后复发，或者甲亢合并肝损、心脏病、突眼、甲状腺明显肿大的患者，可以取得很好的疗效。碘-131还可以治疗分化型甲状腺癌，可以配合外科手术治疗，对分化型甲状腺癌具有很好的疗效。其他还有碘-125粒子治疗、敷贴治疗等，都属于核医学的治疗项目。