تستخدم الطب النووي عادة مواد مشعة بعينها تسمى المركبات المشعة أو النوى المشعة. وتشمل هذه المواد:
1- الراديونوكليدات المشعة الطبيعية، مثل اليود-131 والكاليوم-40 والراديوم-226.
2- الراديونوكليدات المشعة الاصطناعية، مثل التكنيتيوم-99 والفلور-18 والأيود-123 والغاليوم-67.
3- المواد المشعة المشتقة من النوويات المشعة، مثل النيتروجين-13 والأكسجين-15 والكربون-11.
4- المواد المشعة المستخدمة في العلاج الإشعاعي، مثل اليود-131 والسترونتيوم-90 والكوبالت-60 والإيتريوم-90.
تختلف هذه المواد في الطاقة التي تفرزها أشعة النووية، وفي الأغراض التي يتم استخدامها فيها. وتستخدم هذه المواد عادة في الأشعة السينية والتصوير الطبي والعلاج الإشعاعي والأبحاث الطبية.