Chất đồng vị được sử dụng để khử trùng thiết bị y tế và thực hiện quét chẩn đoán hình ảnh cũng như đánh giá và điều trị thuốc phóng xạ trong các cơ sở y tế. Chúng cũng được sử dụng để chế tạo máy dò khói, máy dò bảo vệ chống khủng bố hạt nhân và thanh điều khiển cho lò phản ứng điện hạt nhân.
Trong y học hạt nhân, các đồng vị có tuổi thọ ngắn được sử dụng làm chất đánh dấu phóng xạ mà bệnh nhân nhận được bằng miệng qua đường hô hấp hoặc tiêm. Các máy dò phát ra tia gamma từ một vùng mục tiêu trong cơ thể bệnh nhân, cho phép các máy chuyên dụng tạo ra hình ảnh để bác sĩ xem xét. Chụp cắt lớp phát xạ Positron, hoặc PET, quét là một ví dụ về đồng vị phóng xạ được sử dụng trong y học hạt nhân cho mục đích chẩn đoán. Các đồng vị được sử dụng trong quá trình quét PET được tạo ra trong một thiết bị gọi là cyclotron. Loại quét này hữu ích để tạo ra hình ảnh của cấu trúc não và tim, cũng như để phát hiện nhiều loại ung thư.
Đồng vị là các nguyên tử của một nguyên tố khác nhau về số nơtron của chúng. Ví dụ, nguyên tố hydro tồn tại trong tự nhiên dưới dạng các đồng vị hydro, đơteri và triti. Đồng vị hydro là loại có nhiều nhất trên Trái đất và sở hữu không neutron trên mỗi nguyên tử, trong khi nguyên tử đơteri chứa một neutron và nguyên tử triti có hai. Việc sản xuất các mẫu đồng vị tinh khiết có thể tốn kém và mất nhiều thời gian, khiến các nhà khoa học gặp khó khăn trong việc đáp ứng nhu cầu về đồng vị được sử dụng trong các ứng dụng trong thế giới thực.
