La medicina nucleare è una branca specialistica della medicina che diagnostica e tratta le malattie utilizzando piccole quantità di radiofarmaci, ossia dei materiali radioattivi.
Questi consentono di analizzare sia la struttura che la funzionalità di organi o tessuti riuscendo anche a risalire alla causa della patologia in modo non invasivo, indolore e sicuro. In caso di anomalie nella struttura o nel funzionamento di organi e tessuti, la concentrazione del radiofarmaco al loro interno può risultare superiore o inferiore rispetto a quella rilevabile nei tessuti o negli organi sani.
I radiofarmaci, inoltre, possono essere utilizzati anche a scopo terapeutico: concentrandosi nei tessuti malati, li investono di radiazioni e li distruggono risparmiando, per quanto possibile, quelli sani.
Alcuni esempi di applicazione della medicina nucleare in ambito terapeutico sono il trattamento dell'ipertiroidismo, della policitemia vera, la terapia intra-articolare della sinovite cronica associata all'artrite reumatoide e il trattamento delle metastasi ossee da carcinoma prostatico.