Một trong những ứng dụng đặc biệt quan trọng của y học hạt nhân là kỹ thuật chụp hình phát hiện ung thư bằng máy SPECT, SPECT-CT. PET, PET-CT. Kỹ thuật chụp hình bằng máy PET với khả năng ghi hình ở mức phân tử và mức tế bào đã giúp y học có khả năng: chẩn đoán sớm ung thư. Phân loại giai đoạn ung thư, kiểm tra và đánh giá tái phát ung thư, đánh giá hiệu quả của các phương pháp điều trị. Sự phối hợp hình ảnh qua việc chụp hình bằng máy PET-CT đã làm tăng độ nhạy và tính đặc hiệu của kỹ thuật này.