İzotoplar, tıbbi cihazları sterilize etmek ve tıbbi ortamlarda tanı amaçlı görüntüleme taramaları ve radyofarmasötik değerlendirme ve tedavileri gerçekleştirmek için kullanılır. Ayrıca duman dedektörleri, nükleer terörizme karşı koruma sağlayan dedektörler ve nükleer güç reaktörleri için kontrol çubukları yapımında kullanılırlar.
Nükleer tıpta, kısa ömürlü izotoplar, hastaların inhalasyon veya enjeksiyon yoluyla oral yoldan aldığı radyoaktif izleyiciler olarak kullanılır. İzleyiciler hastanın vücudundaki bir hedef alandan gama ışınları yayar ve uzman makinelerin hekim tarafından incelenmek üzere görüntüler üretmesini sağlar. Pozitron emisyon tomografi veya PET, taramalar nükleer tıpta teşhis amaçlı kullanılan radyoizotoplara bir örnektir. PET taramalarında kullanılan izotoplar, siklotron adı verilen bir cihazda üretilir. Bu tarama türü, beyin ve kalp yapılarının görüntülerini üretmenin yanı sıra birçok kanser türünü tespit etmek için kullanışlıdır.
İzotoplar, nötron sayıları bakımından farklılık gösteren tek bir elementin atomlarıdır. Örneğin, hidrojen elementi doğada izotoplar hidrojen, döteryum ve trityum olarak bulunur. Hidrojen izotop Dünya üzerindeki en bol miktarda bulunan türdür ve atom başına sıfır nötron içerir, oysa bir döteryum atomu bir nötron içerir ve bir trityum atomu iki olur. Saf izotop örnekleri üretmek pahalı olabilir ve çok zaman alabilir; bu da bilim adamlarının gerçek dünya uygulamalarında kullanılan izotop talebine ayak uydurmasını zorlaştırır.
