核医学显像的最大特点是“功能成像”，这与前述的
X线、CT、MRI和超声“形态成像”有很大的不同。
病变的发生一般都是先有功能改变，然后才会有形态和结构的改变。核医学图像能够反映器官组织的血流、代谢和排泄等功能信息，能在疾病早期（尚未出现形态和结构改变之前）就作出诊断。所以，核医学显像的首要优势，就是具有很好的“敏感性”，即能够早期诊断疾病。
其次，核医学显像可以根据显像目的选用能在特定器官或病变组织聚集的显像剂，
特异性地显示肿瘤、炎症、转移性病灶等，具有很高的“特异性”，即不容易搞错。
PET图像 能敏感显肿瘤及转移病灶（黑箭），但组织器官的轮廓结构显示不良
但是，核医学显像也有不足。如图像分辨力不高，对解剖结构的显示远不如X线、CT、MRI等形态影像；显像技术相对复杂，图像影响因素多；特异性显像剂只能显示特定的靶器官，邻近器官则显示不良。
此外，核医学显像存在“不间断”的持久“放射源”，在辐射防护方面比X线、
CT检查时相对复杂；在放射性药物的制备、运送、保存、给药以及后续处理等环节的失误均可导致放射性污染，值得注意。