放射性同位素示蹤，就是利用某種放射性同位素的原子核衰變產生的放射性觀察和跟蹤某種元素的物理和化學變化過程，從而探知被示蹤物質的行為。放射性同位素示蹤技術在工業、農業、醫療和科研等領域獲得了廣泛的應用。
（1）農業上利用磷、氮等放射性同位素可以跟蹤、觀察植物或農作物的生長發育等各種動態，研究植物的營養和代謝作用之間的關系、怎樣吸收自身所必需的物質等。通過這些研究可以改進施肥方法以及土壤管理技術，為農作物的穩產高產開創新的方法。放射性同位素示蹤一般選擇的放射性同位素半衰期都較短，放射性活度較低，不會對環境和人體健康構成威脅，但其獨特的技術發揮了巨大的經濟效益和社會效益。
（2）醫院利用放射性示蹤劑，如碘－131、碘－125、锝－99m等放射性同位素開展醫療診斷，病人在口服或注射了帶有放射性標記的藥物后，通過成像系統可以診斷各種疾病和人體各臟器功能，它將有助于提供全新的預防、診斷和治療疾病。如人體甲狀腺的工作需要碘，碘被吸收后會聚集在甲狀腺內，給人注射碘的放射性同位素碘-131后，定時用探測器測量甲狀腺及鄰近組織的放射性強度，診斷甲狀腺的器質性和功能性疾病。
（3）在水流、泥沙運輸以及大氣運動中利用放射性同位素示蹤，可以準確地跟蹤觀察到它們的復雜運動，如測定地下水的流速，找出地下水的流向，掌握江河中泥沙的淤積規律，建立當地的大氣擴散模式等。
