核医学科，曾叫同位素室、同位素科，是利用现代（核科技的技术手段）即利用标记有放射性核素来诊断和治疗疾病的科室，是一门发展迅速的新兴学科。目前，我国的核医学科多半集中在省市级大医院，中小医院很少建有核医学，这也是很多人不知道核医学的原因之一。
核医学虽然带有“核”字，但它是安全的，核医学的核是放射性核素，核医学是研究核技术在医学的应用及其理论的学科。可以说，核医学是应用放射核素或核射线诊断、治疗疾病或医学研究的学科。同时，核医学又是涉及多学科的综合性、边缘性医学学科，它是核物理学、核化学、生物学、计算机技术等相关学科与医学相结合的产物，核医学为解决医学中某些诊断、治疗中的疑难问题，以及为医学科学研究提供重要而有效的手段。
核医学包括诊断核医学与治疗核医学，诊断核医学包括了PET/CT显像，SPECT/CT显像和体外血清检验分析。
可用于肿瘤、心血管、神经、呼吸、消化、骨骼、内分泌、造血、泌尿生殖系统等的检查（如全身骨扫描、心肌灌注显像、脑灌注显像、肾动态显像、甲状腺显像、心功能显像、亲肿瘤现象、肺灌注显等），体内诊断核医学能了解心脏、肾脏、肝脏、胆囊、甲状腺等主要脏器的功能；能了解心肌、脑、肺等脏器的血流灌注；能了解和判定肿瘤的存在以及淋巴转移和骨转移等等一切有关脏器与组织的功能、血流和代谢。
治疗核医学可用于治疗甲亢、甲癌、肝癌、前列腺癌、转移性骨痛，应用的元素有碘131治疗、89锶、镥177、镭223、钇90等。