ถึงแม้ว่าเทคนิคนี้จะสามารถใช้เพื่อตรวจความผิดปกติของกระบวนการต่างๆ ในร่างกายได้อย่างเฉพาะเจาะจงและแม่นยำในระดับโมเลกุล ก่อนการเกิดโรคต่างๆ แต่การตรวจร่างกายด้วยวิธีนี้ได้นั้น ต้องอาศัยโมเลกุลที่ติดกับกัมมันตรังสี หรือเรียกในภาษาทางเคมีนิวเคลียร์ว่า "เรดิโอเทรเซอร์" (radiotracer) โดยโมเลกุลที่ใช้นั้นต้องมีความเฉพาะเจาะจงต่อเอนไซม์ที่ต้องการศึกษา เมื่อฉีดเรดิโอเทรเซอร์เข้าสู่ร่างกาย เทรเซอร์จะกระจายไปสู่อวัยวะหรือส่วนของร่างกายที่มีเอนไซม์ที่จับเทรเซอร์ได้ดี ส่วนของกัมมันตรังสีที่ไม่เสถียรจะสลายตัวและปลดปล่อยโพซิตรอนออกมา โพซิตรอนจะเดินทางได้ไม่กี่มิลลิเมตร (ขึ้นอยู่กับพลังงาน) จะไปชนและรวมตัวกับอิเล็กตรอน (annihilation) ได้รังสีแกมมา 2 โฟตอนที่มีพลังงาน 511 keV ในทิศทางตรงกันข้าม เครื่องตรวจจับรังสีแกมมาที่รายล้อมอยู่นั้นก็จะได้รับสัญญาณนั้น ส่งไปที่คอมพิวเตอร์เพื่อประมวลผลเป็นภาพสามมิติ