המחלקה לרפואה גרעינית עוסקת במתן רדיו-תרופות לצרכי טיפול, אבחון ומחקר. במרבית המקרים, הרדיו-תרופה ניתנת בהזרקה לוריד לצורך האבחון או הטיפול. לאחר פיזור החומר גוף והגעתו לרקמת המטרה מבוצעת סריקה באמצעות מצלמה יעודית (PET-CT, SPECT או מצלמת גמא). סורקים אלה מכילים גלאים, הקולטים את קרינת הגמא הנפלטת מן הרדיו-תרופה , ומניבים מידע כמותי אודות פיזורו של החומר בגוף. כך ניתן ללמוד על תפקוד איברים, על תהליכים פיסיולוגיים ועל שינויים פתולוגיים ותפקוד. ענף רפואה זה נכלל בתחום הדימות הרפואי התפקודי.
לצרכי טיפול (רדיותרפיה), עושה הרפואה הגרעינית שימוש ברדיו-תרופות פולטות קרינת אלפא או בטא, המאפשרות הרס ממוקד של תאי המטרה (למשל תאי סרטן) בצורה מבוקרת, תוך פגיעה מינימלית ברקמות בריאות.
לסכום – רפואה גרעינית משמשת לאבחון מחלות ולטיפול בהן, לניהול מטופלים ומעקב אחר יעילות טיפול, וככלי פרוגנוסטי במגוון רחב של תחומים, לרבות אונקולוגיה, נוירולוגיה, מחלות לב וכלי דם, ועוד, והיא חלק בלתי נפרד מתהליך האבחון והטיפול של מטופלים רבים.
