Os isótopos são usados para esterilizar equipamentos médicos e realizar exames de imagem de diagnóstico e avaliações e tratamentos radiofarmacêuticos em ambientes médicos. Eles também são usados na fabricação de detectores de fumaça, detectores que protegem contra o terrorismo nuclear e hastes de controle para reatores de energia nuclear.
Na medicina nuclear, os isótopos de curta duração são usados como marcadores radioativos que os pacientes recebem por via oral por inalação ou injeção. Os rastreadores emitem raios gama de uma área-alvo no corpo de um paciente, permitindo que máquinas especializadas produzam imagens para revisão por um médico. A tomografia por emissão de pósitrons, ou PET, é um exemplo de radioisótopos usados na medicina nuclear para fins diagnósticos. Os isótopos usados nos exames PET são produzidos em um dispositivo chamado ciclotron. Este tipo de varredura é útil para produzir imagens do cérebro e das estruturas cardíacas, bem como para detectar muitos tipos de câncer.
Isótopos são átomos de um único elemento que diferem em seu número de nêutrons. Por exemplo, o elemento hidrogênio existe na natureza como os isótopos hidrogênio, deutério e trítio. O isótopo de hidrogênio é o tipo mais abundante na Terra e possui zero nêutrons por átomo, enquanto um átomo de deutério contém um nêutron e um átomo de trítio tem dois. Pode ser caro e levar muito tempo para produzir amostras puras de isótopos, tornando difícil para os cientistas acompanharem a demanda por isótopos usados em aplicações do mundo real.