เวชศาสตร์นิวเคลียร์ เป็นสาขาของรังสีวิทยาซึ่งใช้ประโยชน์จากสารกัมมันตรังสีหรือสารเภสัชรังสี เพื่อการตรวจวินิจฉัยโรคหรือตรวจแยกอาการผิดปกติที่เกิดขึ้นกับผู้ป่วย การรักษาโรค และการติดตามสภาวะของโรค โดยการตรวจทางเวชศาสตร์นิวเคลียร์มีข้อดีคือใช้ตรวจการทำงานของอวัยวะและตรวจวินิจฉัยโรคได้ถึงระดับโมเลกุลซึ่งเป็นโครงสร้างที่เล็กที่สุดของร่างกาย จึงสามารถตรวจพบความผิดปกติได้ตั้งแต่ระยะเริ่มแรกของโรค

การตรวจทางเวชศาสตร์นิวเคลียร์จะเริ่มจากการที่ผู้ป่วยได้รับการบริหารสารเภสัชรังสี (สารกัมมันตรังสีที่ติดฉลากกับสารที่เหมือนองค์ประกอบสารอินทรีย์พื้นฐานในร่างกาย) โดยการฉีด หรือการรับประทาน หรือการสูดหายใจเข้าไป ดังนั้นจึงต้องมีการเลือกใช้สารเภสัชรังสีให้เหมาะสมกับอวัยวะที่ต้องการตรวจวินิจฉัย ซึ่งสารเหล่านี้เมื่อเข้าสู่ร่างกายแล้วจะเข้าไปสะสมในรอยโรคหรืออวัยวะเป้าหมาย พร้อมทั้งแผ่รังสีแกมมาออกมา (รังสีที่ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า) โดยรังสีแกมมาจะแสดงตำแหน่งที่ปกติและผิดปกติภายในร่างกาย จากนั้นจึงใช้เครื่องถ่ายภาพที่ใช้เป็นอุปกรณ์ชนิดพิเศษทำการตรวจวัดรังสีแกมมาและบันทึกเอาไว้ในรูปสัญญาณแสง แล้วนำมาสร้างเป็นภาพส่วนต่างๆ ของร่างกายผ่านการประมวลผลด้วยคอมพิวเตอร์ เพื่อให้รังสีแพทย์ด้านเวชศาสตร์นิวเคลียร์แปลผล