تستخدم الكيمياء الإشعاعية في الطب في مجالات كثيرة، منها:
1- التشخيص الإشعاعي، حيث تستخدم المواد المشعة لإنتاج الأشعة السينية والتصوير المقطعي لتشخيص الإصابات والأمراض في الجسم.
2- العلاج الإشعاعي، حيث تستخدم المواد المشعة لعلاج الأورام السرطانية وبعض الأمراض الأخرى.
3- تقنية الرصد بالنظائر الإشعاعية، والتي تستخدم في تحليل بعض السموم والعقاقير، وفي تحديد وظائف المنظومة الداخلية للجسم.
4- البحوث الأساسية والطبية، حيث تستخدم مواد مشعة لفهم العمليات الحيوية في الجسم، ولدراسة المواد الكيميائية والفيزيائية من المركبات الحيوية وبروتينات الجسم.
5- الهيماتولوجيا النووية، والتي تستخدم مواد مشعة لتحليل الدم وللكشف المبكر عن الأمراض المتعلقة بالدم كالأنيميا والأمراض الخبيثة.