يمكن للأطباء استخدام الأشعة المقطعية بالانبعاث البوزيتروني PET ‏للنظر لما هو أكثر من شكل وتركيب عضو ما . فبالنظر إلى النشاط الكيميائي والايضي (الوظيفي) للأنسجة، وبخاصة في داخل المخ، يمكن لهذا الأسلوب التصويري أن يقيم مدى جودة أداء العضو لعمله، ويمكنه اكتشاف المناطق التي لا تؤدي وظيفتها، والتي قد تبدو طبيعية في الأشعات العادية.

‏ومثل إجراءات الطب النووي، تحتاج الأشعة المقطعية بالانبعاث البوزيتروني لاستعمال مقادير شديدة الصغر من مواد ذات نشاط إشعاعي تسمى النظائر المشعة. ويتم إلحاق النظير المشع على مادة مضيفة مثل الجلوكوز أو هورمون تستخدمه الأنسجة بنشاط لتصويره عن ‏طريق المسح بالأشعة المقطعية ذات الانبعاث البوزيتروني. ويحقن خليط المادة المشعة، والمادة المضيفة في تيار الدم، حيث تسير نحو الأجزاء المراد تصويرها من الجسم، وتتركز داخل الأنسجة الاكثر نشاطاً من الناحية البيولوجية.
‏وقد اتخذ هذا الأسلوب في التصوير اسمه من جزيئات البوزيترون التي ينتجها النظير المشع الذي يصطدم بجزيئات أخرى ليطلق أشعة جاما . وتقوم حلقة كبيرة من المستشعرات حول رأسك أو جسدك بالتقاط أشعة جاما . ثم يقوم جهاز حاسب آلي بعد ذلك بترجمة هذه المعلومات إلى صورة تفصل تركيب الأعضاء وكذلك المناطق ذات النشاط المرتفع والمنخفض من خلال التغيرات في اللون.
‏
إن أشعة الانبعاث البوزيتروني ‏تستخدم أساسا في الأغراض البحثية، أكثر من استخدامها في تشخيص المرض. والأكثر شيوعاً، استخدامها في دراسة وظائف المخ أو القلب. على سبيل المثال، أثناء نوبة صرع، قد ترى أجزاء المخ المسئولة عن الصرع ذات نشاط زائد ، بمعنى أنها تقوم بأيض الجلوكوز بنشاط ومن ثم يتركز فيها النظير المشع بشكل أكثر.

‏ولما كانت كمية النشاط الإشعاعي ‏المستخدمة شديدة الضالة، فإن هناك مخاطرة محدودة مرتبطة باستعمال هذا الأسلوب، وهو إجراء لا يسبب ألماً . ويعتقد بعض الأطباء أن التصوير بالانبعاث البوزيتروني سوف يستبدل بالتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي وهو إجراء أقل تعقيدا لا يحتاج لحقن مادة مشعة داخل ‏الجسم.

الأشعة المقطعية بالانبعاث البوزيتروني لمخ سليم ومخ شخص مصاب بمرض باركنسون في مخ شخص سليم (إلى اليسار) هناك كميات طبيعية من الناقل العصبي المسمى دوبامين (باللونين الأصفر والأحمر) في أعماق المخ بالجزء المسمى بالعقدة العصبية القاعدية Basal Ganglia . أما في شخص مصاب بمرض باركنسون (إلى اليمين) فهناك نقص في كميات الدوبامين.