Pacjent otrzymuje dawkę izotopu promieniotwórczego o krótkim czasie połowicznego rozpadu. Badanie polega na rejestracji promieniowania wytwarzanego podczas anihilacji pozytonów powstałych wskutek rozpadu β+. W odróżnieniu zatem od tomografii komputerowej wykorzystuje się promieniowanie, którego źródło znajduje się bezpośrednio w badanym organizmie.
Badanie to jest nieinwazyjne, a dawka, którą otrzymuje osoba badana, jest akceptowalna dla technik diagnostycznych – od czasu jej stosowania nie stwierdzono żadnych efektów ubocznych będących jej następstwem.
PET + MRI Pozytonowa emisyjna tomografia komputerowa jako badanie nie może istnieć samodzielnie. W czasie badania rozpadu musi być wykonywane równocześnie drugie badanie, które pozwala na połączenie wyniku badań PET i mapy ciała pacjenta. Jedynym badaniem łączonym z PET do niedawna była tomografia komputerowa. Technika ta jednak nie nadaje się do obrazowania niektórych organów, np. mózgu. Rozwiązaniem tego problemu jest połączenie badania PET z MRI – metoda ta pozwala rozróżniać tkanki na podstawie ich reakcji na promieniowanie.