以腫瘤顯像和腫瘤標誌物測定兩大類放射性核素，對腫瘤進行檢查的方法。前者是將親腫瘤的放射性藥物引入體內使腫瘤顯像，後者是用放射性競爭結合分析法測定腫瘤細胞特異產物或相關產物的血濃度。均可達到診斷腫瘤或進行定位的目的。
放射性核素腫瘤顯像 主要有以下幾種類型。
>腫瘤特異顯像 原發性腫瘤或一部分轉移瘤一般均可由超聲檢查、X射線、CT和MRI探測到，但在良、惡性鑒別和細胞學定性方面尚不十分滿意，特異性較高的放射性核素顯像有助於解決這些問題。例如利用99Tcm、111In、131I或123I標記的腫瘤特異性抗本可以使具有這種特異性抗原的腫瘤顯像，特異性很高。這種顯像稱為放射免疫顯像(RII)。當靜脈註射放射性核素標記的抗甲胎蛋白的抗體後，若某處濃聚顯影，則可診斷該處為分泌抗甲胎蛋白的腫瘤，如肝細胞癌和畸胎瘤。當註射標記的抗癌胚抗原的抗體後，某局部顯影，即可診斷該處為分泌抗癌胚抗原的惡性腫瘤。早期腫瘤復發，有時其他檢查結果陰性或難以與局部瘢痕等鑒別，而本法對明確診斷甚有幫助。已可制備幾十種較抗甲胎蛋白和抗癌胚抗原特異性更高的抗腫瘤抗原抗體，使腫瘤顯像的細胞學診斷特異性更高。
腫瘤非特異顯像 67Ga–枸櫞酸鎵對多種腫瘤具有較高的親和力，但一些炎癥灶也能聚集顯影，故陽性結果的意義尚需結合臨床情況考慮。
腫瘤正電子斷層(PET)顯像 腫瘤的PET顯像主要利用腫瘤組織中細胞快速增生，使某些生物性物質代謝增高的特性，用發射正電子的放射性核素標記這些代謝物質進行腫瘤顯像。可以用於腫瘤定性、定位、分級、分型和鑒別診斷，區分腫瘤復發和治療瘢痕，是臨床鑒別診斷方法之一。
正電子核素標記在腫瘤相關基因和相關受體的顯像劑研究備受關註，這些顯像劑的應用將在腫瘤的早期診斷，腫瘤治療效果的監測，腫瘤手術方案和放射治療計劃的制定等領域發揮積極作用。
骨轉移顯像 很多腫瘤可發生骨轉移，特別是乳腺癌和前列腺癌發生率很高，術前和術後探測有無骨轉移灶，對制定治療方案和預後有重要意義。
經驗表明，骨顯像可以較X射線檢查提前3～6個月發現骨轉移灶，故在有條件的地方已成為一些腫瘤術前和術後定期的常規檢查項目。但異常濃集影像並無特異性，凡局部血流和成骨活性增加的病變皆可得到類似的結果，故需結合臨床情況和其他檢查結果考慮其意義。當軀幹骨出現多發性放射性濃聚區，與X射線檢查所見不一致時，應高度考慮為骨轉移灶；必要時短期內復查，如果濃聚有所發展則更可肯定為骨轉移。
淋巴顯像 將放射性標記的微粒註射在特定的淋巴引流區，微粒被吞噬細胞吞噬並搬運至淋巴管內，然後被引流至局部淋巴結，部分滯留於此，部分繼續向前引流，可依次顯示淋巴管和各淋巴結群的影像。當腫瘤發生淋巴轉移時，由於淋巴結被腫瘤細胞浸潤，淋巴引流受阻，淋巴鏈影像將出現中斷（局部不顯影）或局部放射性淤積濃聚。這種表現可以提示淋巴轉移。本法可靠性稍差，但方法簡便無創，運用得當有一定的臨床價值。
腫瘤標志物測定 主要有四類。
腫瘤的胚胎性抗原 如甲胎蛋白測定對原發性肝細胞癌的陽性檢出率達80％左右，癌胚胎性抗原測定對消化道、肺和卵巢癌有相當高的檢出率。
腫瘤的糖類抗原 隨著雜交瘤技術的日益發展，已可應用癌細胞株來制備特異性更高的單克隆抗體。如CA19–9對胰腺癌的診斷有較好的特異性，並可與胰腺炎相鑒別。CA125是診斷非黏液性卵巢癌的特異性指標，CA50對診斷結直腸癌和胃癌的陽性率較CA19–9和CEA為優，並在80％的AFP陰性的肝細胞癌患者呈陽性結果。CA15–3可用於乳腺癌的檢測。CA242對胰腺癌有較高的檢出率，與CEA聯合應用對結直腸癌的診斷很有幫助，也可用於胃癌診斷。CA242對癌癥的特異性比CA19–9更高。
其他腫瘤相關抗原 這類抗原不是腫瘤細胞的特異產物，但在腫瘤患者血液內常有明顯的增高。如β2微球蛋白、鐵蛋白、精胺等具有廣譜腫瘤診斷的參考價值。前列腺酸性磷酸酶對早期診斷前列腺癌有一定價值，但必須註意少數前列腺增生等疾患時也可增高。目前，對前列腺癌的診斷更多采用前列腺特異抗原(PSA)測定，它有更高的特異性和靈敏度。
激素 內分泌腺體腫瘤較為少見，但有關激素測定對這些腫瘤的確診有重要意義。