کاربرد پرتوها در زمینه پزشکی به دو دسته کلی تشخیص و درمان بیماری تقسیم میشود که این دو مهم از طریق استفاده از رادیوداروهای تشخیصی و درمانی و بهرهگیری از پرتودرمانی صورت میگیرد. از پرتوهای ایکس و گاما، الکترون، پروتون، یون و حتی نوترون میتوان در کاربردهای مختلف پزشکی بهره برد.
برای تولید رادیودارو ها نیاز به مولدهای مختلف پرتو مانند راکتورهای تحقیقاتی و دستگاههای شتابدهنده میباشد. در خصوص پرتودرمانی نیز این روش با استفاده از تجهیزات پرتودرمانی به صورت درمان از داخل بدن (همانند روش براکیتراپی) و درمان از خارج بدن (با استفاده از چشمههای رادیواکتیو یا دستگاههای شتابدهنده و راکتور) صورت میپذیرد. پرتودرمانی با توجه به نوع پرتو مورد استفاده به روشهای رادیوتراپی، پروتونتراپی، هادرونتراپی، گاماتراپی، BNCT و نوترونتراپی انجام میشود. تصویربرداریهای پزشکی نیز تا حدود زیادی به پرتوهای یونیزان وابسته است. دستگاه های CT Scan، PET، SPECT درحال استفاده برای تصویربرداری میباشد. کاربردهای پزشکی پرتوها وابسته به استفاده از تجهیزات نسبتا پیشرفته نظیر راکتورها و شتابدهندهها میباشد.
با توجه به رشد روز افزون بیماری سرطان در جهان و به جهت درمان و ازبین بردن بافتهای سرطانی علاوه بر روشهای جراحی و شیمیدرمانی، پیشرفت قابل توجهی در طراحی و ساخت دستگاههای پرتودرمانی صورت گرفته است و امروزه تقریبا تمامی بیمارستانها و مراکز درمانی حداقل به یک تجهیز مرتبط با فناوری هستهای مجهز شدهاند. همچنین بیمارستانهای تخصصی هستهای نیز در حال گسترش میباشند.