La técnica PET se basa en la obtención de una imagen a partir de inyectar en el paciente un radiofármaco, que contiene un elemento radioactivo emisor de positrones (β+). Dichas partículas podrán viajar muy cortas distancias dentro del organismo, ya que al encontrarse con un electrón ambos se aniquilan y se emiten dos fotones que salen a 180º uno del otro, en un proceso llamado aniquilación de pares. A esta técnica se recurre principalmente para detectar y determinar el estado de cánceres, y también en estudios neurológicos para, por ejemplo, detectar la enfermedad de Alzheimer.

En el caso de la detección del cáncer, el radiofármaco contiene una molécula rica en glucosa, compuesto químico que se sabe es consumido más ávidamente por las células cancerígenas.

Estas moléculas, por lo tanto, se concentrarán en las zonas del cuerpo que presenten estas anomalías y darán una imagen relacionada con las funciones biológicas que tienen lugar en el interior del cuerpo y no simplemente de la anatomía. ¿Cómo? Un equipo PET consta de un arreglo de detectores ubicados en un anillo, de forma que los fotones provenientes de la aniquilación electrón-positrón impactarán a los detectores que se encuentran diametralmente opuestos. A partir de estos impactos, es posible determinar de qué lugar del cuerpo provinieron y así reconstruir una imagen a partir de la detección de miles de estos pares de fotones. Un centro de diagnóstico por PET cuenta generalmente con un ciclotrón cercano o bien en el mismo edificio, ya que los radiofármacos empleados son de corta vida media. El ciclotrón es un acelerador de partículas que permite obtener los núcleos emisores de positrones necesarios para la elaboración del radiofármaco.