Für jede Untersuchung werden dem Patienten intravenös oder oral in Form einer Flüssigkeit oder von Kapseln ein oder mehrere Marker (Verbindung eines Moleküls mit einem radioaktiven Marker) verabreicht. Diese Marker haben nur minime Auswirkungen auf den Organismus, da ihre Dosierung sehr gering ist und sie nur verwendet werden, um eine Strahlung zu ermöglichen, die auf die durchgeführte Massnahme abgestimmt ist – entweder in Bezug auf ein Organ (Niere, Herz, Lunge, Leber, Gehirn, Lymphgefässe...) oder eine Krankheit (beispielsweise bestimmte Krebsarten). Auf diese Weise wird eine rasche und genaue Diagnose ermöglicht. Das Verhalten und die Verbreitung der verabreichten Moleküle liefern dynamische oder statische Bilder. Diese werden mit Hilfe von Geräten untersucht, die bildgebende Verfahren ermöglichen, wie beispielsweise ein PET-Scan oder eine Gammakamera.
Anschliessend werden die Marker auf natürlichem Weg, in der Regel mit dem Urin, aus dem Körper des Patienten ausgeschieden. Die Betreuung im Zusammenhang mit solchen Untersuchungen erfolgt ambulant.