A Medicina Nuclear é uma das três especialidades médicas que utiliza radiações ionizantes na sua prática clínica. Ao contrário das outras duas (radiologia ou imagiologia e radioterapia ou radio-oncologia), a medicina nuclear usa «fontes não seladas» – significa que a radiação se encontra na forma de um radiofármaco, que é administrado ao doente na altura do exame, quase sempre por via endovenosa. Em radiologia e radioterapia, a radiação está confinada aos equipamentos e só quando se realiza o exame ou a terapêutica é que o doente é exposto à radiação («fontes seladas»).
As imagens de medicina nuclear são funcionais, ao contrário do que acontece em radiologia, em que as imagens têm habitualmente, uma boa definição anatómica. Por exemplo, um rim que não funciona pode ser visualizado numa ecografia ou numa tomografia computorizada (TC), mas não será visualizado num exame de medicina nuclear. Tecidos «mortos», como as zonas de enfarte do miocárdio ou tumores já tratados, apresentarão uma imagem negativa nos estudos de medicina nuclear. Em oncologia, estas metodologias funcionais permitem dizer aos clínicos, com grande grau de certeza, que o tratamento está a resultar e que o tumor já não tem células vivas.