Praca technika jądrowego polega na podawaniu pacjentom radiofarmaceutyków — substancji, które emitują niewielką, ale mierzalną radioaktywność — i mierzeniu tej aktywności jako radionuklidów na kolejnych skanach obrazowych w celu leczenia lub identyfikacji chorób. Po podaniu doustnym, donosowym lub dożylnym, radiofarmaceutyki są absorbowane w różnych tkankach w zależności od ich zaprojektowanej funkcji, a następnie stosuje się różne zaawansowane kamery w celu uzyskania obrazów wynikającej z tego absorpcji lub metabolizmu radionuklidów przez organizm. W Stanach Zjednoczonych około połowa stanowisk techników jądrowych wymaga minimalnego przygotowania stopnia naukowego współpracownika, aby rozpocząć pracę w terenie, a prawie jedną czwartą stanowisk zajmują technicy z tytułem licencjata. Zawody techników jądrowych są złożone i wymagają znacznych szkoleń i edukacji. Różne typy techników jądrowych można z grubsza sklasyfikować jako techników diagnostycznych lub terapeutycznych, techników kardiologii jądrowej lub techników tomografów z dodatnią emisją (PET).
W zależności od wielkości obiektu, w którym pracują, technicy nuklearni mogą pracować przede wszystkim jako technicy nuklearni zajmujący się diagnostyką lub technicy nuklearni terapeutycznych. Praca technika zajmującego się diagnostyką jądrową polega na podawaniu pacjentom radiofarmaceutyków, a następnie mierzeniu absorpcji materiału w organizmie. W porównaniu ze zdrowym skanem, diagnozy różnych chorób można postawić na podstawie zwiększonej lub zmniejszonej radioaktywności w badanym obszarze. Terapeutyczni technicy nuklearni podają radiofarmaceutyki, głównie w sytuacjach onkologicznych lub leczenia raka. W mniejszych ośrodkach medycznych nie ma rozróżnienia między stanowiskami.
Istnieją dwa formalne obszary specjalizacji w zawodach technika jądrowego. Zarówno technicy PET, jak i technicy kardiologii nuklearnej wymagają dodatkowego szkolenia i certyfikacji, aby pracować w tych obszarach. Technicy PET podają radiofarmaceutyki, a następnie obsługują specjalny komputerowy sprzęt do obrazowania w celu wytworzenia hologramu, czyli trójwymiarowego obrazu ciała. Praca technika nuklearnego kardiologa polega na podawaniu radiofarmaceutyków, które są w stanie wykazać przepływ krwi do serca i we własnym układzie naczyniowym serca podczas odpoczynku i podczas wysiłku. Obrazy, które są wynikiem obu tych rodzajów badań, muszą być następnie uporządkowane, przejrzane i zapisane w systemie komputerowym sprzętu do przejrzenia przez zlecającego radiologa.
Wszystkie prace technika nuklearnego wymagają starannej dbałości o szczegóły, aby chronić pacjenta i technika przed nadmiernym narażeniem na promieniowanie. Technicy jądrowi muszą być biegli w podawaniu środków radiofarmaceutycznych i obsłudze wszystkich urządzeń do obrazowania. Muszą dokładnie udokumentować stan pacjenta, własne podporządkowanie się konkretnym zaleceniom radiologa oraz utylizację wszystkich odpadów i materiałów promieniotwórczych.