核醫學是采用核技術來診斷、治療和研究疾病的一門新興學科。它是核技術、電子技術、計算機技術、化學、物理和生物學等現代科學技術與醫學相結合的產物。核醫學可分為兩類，即臨床核醫學和基礎核醫學或稱實驗核醫學。前者又與臨床各科緊密結合并互相滲透。核醫學按器官或系統又可分為心血管核醫學、神經核醫學、消化系統核醫學、內分泌核醫學、兒科核醫學和治療核醫學等。 ７０年代以來由于單光子發射計算機斷層和正電子發射計算機斷層技術的發展，以及放射性藥物的創新和開發，使核醫學顯像技術取得突破性進展。它和ｃｔ、核磁共振、超聲技術等相互補充、彼此印證，極大地提高了對疾病的診斷和研究水平，故核醫學顯像是近代臨床醫學影像診斷領域中一個十分活躍的分支和重要組成部分。 早在１９１３年，海韋希就應用放射性元素作為化學及物理學的示蹤劑。１９２３年他利用ｐｂ在豆類植物進行生物示蹤實驗；１９３４年用氘水測全身含水量，第一次在人體應用穩定性核素；１９３５年他首次用ｐ于生物示蹤研究；同年，又創立了中子活化分析法，所以，在核醫學界，海韋希被稱為“基礎核醫學之父”，１９４３年獲諾貝爾獎。 布盧姆加特則有“臨床核醫學之父”之稱，他在１９２４年將氡氣注射到外周血管，然后從體外探測放射性到達遠端某一器官或組織的時間，以觀察其血流速度。核醫學對病人安全、無創傷，它能以分子水平在體外定量地、動態地觀察人體內部的生化代謝、生理功能和疾病引起的早期、細微、局部的變化，提供了其他醫學新技術所不能替代的既簡便、又準確的診斷方法。

核醫學 是醫學和醫學影像學（醫學成像）的一個分支，其利用物質的核特性來進行診斷和治療。更為具體地說，核醫學是分子影像學的組成部分，因為其產生的是那些反映細胞和亞細胞水平上所發生的生物學過程的圖像。 核醫學操作項目采用的是事先經過放射性核素標記的藥物，即放射性藥物（放射性藥品）。在診斷檢查過程中，首先將放射性物質施用于病人，繼而則是對放射性物質所發出的電離輻射加以檢測。這些診斷試驗要涉及到采用一種γ相機或者說正電子發射計算機斷層掃描|正電子發射計算機斷層掃描術來形成圖像。這種技術是由Hal O. Anger發明的，有時又稱為Anger γ相機。這種成像還可能稱為“放射性核素成像（放射性核素顯像）”或“核顯像（核素顯像，核素閃爍顯像）”。其他的診斷試驗則采用探針來獲得不同身體部分的測量結果，或者采用蓋革計數器對取自病人的樣品加以測量。 在治療方面，放射性核素的施用旨在治療疾病或者實現姑息性醫療護理|姑息性疼痛緩解。例如碘-131的施用常常用于治療甲狀腺機能亢進和甲狀腺癌。磷-32 過去曾經用于治療真性紅細胞增多。這些治療手段依賴于大劑量輻射暴露對于細胞的殺傷，而相比之下，對于診斷方面來說，則是要將暴露保持在可合理實現的低水平（ALARA原則）之上，以便減少造成腫瘤的機會。

核醫學與大多數其他成像設備不同，因為相對于諸如CT|X射線斷層成像（計算機斷層掃描）或磁共振成像|MRI之類傳統的解剖學成像，此類試驗主要顯示的是所檢查系統的生理學|生理功能。在有些中心，可以利用軟件或組合式相機，將核醫學圖像疊加到其他來自CT|X射線斷層成像或磁共振成像|MRI之類設備的圖像，以便突出顯示放射性藥物濃聚之處所在的身體部分。這種工作常常被稱為圖像融合或配準。 在醫院里，通常由專門的科室來負責提供核醫學診斷試驗；而且，可能還包括用于制備放射性藥物的設施。在不同的醫院之間，這種科室的具體名稱可能各不相同；其中，最為常用的名稱就是核醫學科和放射性同位素科。 醫用同位素全球供應量的三分之二都是由加拿大安大略省喬克河市的喬克河實驗室生產的。為了促進針對安全方面若干問題的修理工作，加拿大核安全委員會責令其于2007年11月18日關閉該反應堆。這些修理工作實際所花費的時間比預計的要長，因而，2007年12月出現了醫用同位素嚴重短缺的局面。加拿大政府通過了緊急法案，以便允許該反應堆于2007年12月16日重新啟動，繼續生產醫用同位素。