Ο εξοπλισμός πυρηνικής ιατρικής χρησιμοποιεί προηγμένη πυρηνική τεχνολογία για διαγνωστική ιατρική απεικόνιση και θεραπεία ασθενειών. Διαφορετικοί τύποι εξοπλισμού πυρηνικής ιατρικής έχουν σχεδιαστεί για χρήση σε συνδυασμό με συγκεκριμένα ραδιοϊσότοπα για διάφορους σκοπούς απεικόνισης. Οι εξειδικευμένοι αισθητήρες λειτουργούν ως κάμερες για την ανίχνευση και παρακολούθηση της ακτινοβολίας που εκπέμπεται από μικρές ποσότητες ραδιοϊσοτόπων ή ραδιονουκλεϊδίων σε ιατρικές βαφές. Η ακτινογραφία βασιζόταν σε εξοπλισμό ακτίνων Χ για δεκαετίες προτού η πρόοδος στην τεχνολογία επιτρέψει την ανάπτυξη μιας ποικιλίας εξαιρετικά εξελιγμένων μεθόδων πυρηνικής απεικόνισης. Ο εξοπλισμός απεικόνισης πυρηνικής ιατρικής επιτρέπει πολύ νωρίτερα τον εντοπισμό ιατρικών προβλημάτων, καθώς αυτές οι εικόνες είναι σε θέση να δείχνουν αλλαγές στη μεταβολική λειτουργία μαζί με αλλαγές στη δομή.
Ο εξειδικευμένος εξοπλισμός πυρηνικής ιατρικής χρησιμοποιείται για πυρηνικό σπινθηρογράφημα — μια διαγνωστική απεικόνιση οστών και μαλακών ιστών. Μια κάμερα σπινθηρογραφήματος, ή κάμερα γάμμα, ανιχνεύει τις ακτίνες γάμμα που εκπέμπονται από τα ραδιονουκλίδια. Τα ραδιονουκλίδια συνδυάζονται με φάρμακα για τη δημιουργία ραδιοφαρμάκων, τα οποία έχουν σχεδιαστεί για να στοχεύουν συγκεκριμένα όργανα ή οστικό ιστό. Το πυρηνικό σπινθηρογράφημα ανιχνεύει μεταβολικές ανωμαλίες, καθώς οι άρρωστοι ή τραυματισμένοι ιστοί συσσωρεύουν τα ραδιοφάρμακα διαφορετικά από τον κανονικό ιστό, παρέχοντας διαγνωστικές εικόνες που εντοπίζουν ιατρικά προβλήματα. Ένας υπολογιστής μετατρέπει τα δεδομένα που συλλέγονται από τη γάμμα κάμερα σε εικόνες.
Η υπολογιστική τομογραφία εκπομπής ενός φωτονίου (SPECT) χρησιμοποιεί μια κάμερα γάμμα που περιστρέφεται γύρω από το συγκεκριμένο όργανο που στοχεύουν τα ραδιοφάρμακα. Αυτός ο εξοπλισμός πυρηνικής ιατρικής χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με έναν πομπό γάμμα, ο οποίος έχει σχετικά μεγάλο χρόνο ημιζωής, για να δείξει πώς το αίμα ρέει στους ιστούς και τα όργανα. Αντί να απορροφώνται σε ιστούς και όργανα, τα ραδιοφάρμακα παραμένουν στην κυκλοφορία του αίματος. Τα εξελιγμένα προγράμματα υπολογιστών μετατρέπουν τα δεδομένα που συλλέγει η κάμερα γάμμα σε εικόνες. Ο υπολογιστής συνδυάζει τη σειρά των δισδιάστατων διατομών σε μια τρισδιάστατη εικόνα του οργάνου που μελετάται.
Ο εξοπλισμός τομογραφίας εκπομπής ποζιτρονίων (PET) δημιουργεί επίσης μια τρισδιάστατη εικόνα ιστών ή οργάνων στο σώμα. Τα ραδιοφάρμακα συγκεντρώνονται στον ιστό ή το όργανο που σαρώνεται, προκαλώντας την εκπομπή ενός ζεύγους φωτονίων γάμμα. Ο εξοπλισμός ανίχνευσης μετατρέπει τις εκπομπές σε φως και στη συνέχεια σε ηλεκτρικά σήματα που μετατρέπονται σε εικόνες από έναν υπολογιστή. Στη συνέχεια, το τραπέζι στο οποίο βρίσκεται ο ασθενής μετακινείται και η διαδικασία επαναλαμβάνεται, δημιουργώντας μια σειρά εικόνων. Οι επιταχυντές σωματιδίων παράγουν τα ραδιοϊσότοπα με πολύ σύντομο χρόνο ημιζωής για χρήση σε σαρώσεις PET, επομένως αυτός ο πυρηνικός ιατρικός εξοπλισμός πρέπει να βρίσκεται κοντά σε επιταχυντή.
Η οδοντιατρική χρησιμοποιεί επίσης εξοπλισμό πυρηνικής ιατρικής για απεικόνιση. Η υγεία των δοντιών, των οστών της γνάθου και των ιστών αναλύεται χρησιμοποιώντας οδοντικές ακτινογραφίες. Αυτές οι εικόνες παράγονται με ακτίνες Χ και αποτυπώνονται σε φιλμ ή ηλεκτρονικό αισθητήρα που τοποθετείται στο στόμα του ασθενούς. Μια πανοραμική άποψη ολόκληρου του στόματος χρησιμοποιεί εξωτερικά τοποθετημένο φιλμ ή αισθητήρες. Η χρήση αξονικής τομογραφίας (CT) για οδοντική απεικόνιση επεκτείνεται καθώς εξελίσσεται ο εξοπλισμός πυρηνικής ιατρικής.
Η κτηνιατρική επιστήμη χρησιμοποιεί εξοπλισμό πυρηνικής ιατρικής που παράγεται ειδικά για ζώα. Διατίθεται ειδικά σχεδιασμένος εξοπλισμός μικρών ζώων καθώς και εκτρεφόμενων ζώων για σκοπούς απεικόνισης. Οι αξονικοί τομογράφοι μεγάλων ζώων έχουν κατασκευαστεί για να φιλοξενούν ζώα βάρους έως και ενός τόνου. Το πυρηνικό σπινθηρογράφημα χρησιμοποιείται επίσης σε ζώα για την ανίχνευση τραυματισμών στα οστά και τους συνδέσμους ή για την αξιολόγηση της λειτουργίας του εγκεφάλου, του ήπατος ή άλλων οργάνων. Όπως και με τους ανθρώπους ασθενείς, μια κάμερα γάμμα και ραδιοϊσότοπα με ένεση χρησιμοποιούνται για την προβολή των οστών και των εσωτερικών οργάνων.