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同位素示踪法（isotopic tracer method）是利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法，示踪实验的创建者是Hevesy。Hevesy 于1923 年首先用天然放射性 212 Pb 研究铅盐在豆科植物内的分布和转移。
放射性同位素示踪所利用的放射性核素及它们的化合物，与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是具有不同的核物理性质。因此，就可以用同位素作为一种标记，制成含有同位素的标记化合物（如标记药物和代谢物质等）代替相应的非标记化合物。利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质，就可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等。放射性同位素和稳定性同位素都可作为示踪剂（tracer），但是，稳定性同位素作为示踪剂其灵敏度较低，可获得的种类少，价格较昂贵，应用范围受到限制；用放射性同位素作为示踪剂不仅灵敏度高，测量方法简便易行，能准确地定量，准确地定位及符合所研究对象的生理条件等特点。
放射性示踪法可测到10 -14 ～10 -18 g 水平，即可从10 -15 个非放射性原子中检出一个放射性原子。它比目前较敏感的重量分析天平要敏感10 7 ～10 8 倍，而迄今最准确的化学分析法很难测定到10 -12 g 水平。
放射性测定不受其他非放射性物质的干扰，可以省略许多复杂的物质分离步骤，体内示踪时，可以利用某些放射性同位素释放出穿透力强的γ射线，在体外测量而获得结果，这就大大简化了实验过程，做到非破坏性分析，随着液体闪烁计数的发展， 14 C和 3 H等发射β射线的放射性同位素在医学和生物学实验中得到越来越广泛的应用。
放射性同位素示踪法能准确定量地测定代谢物质的转移和转变，与某些形态学技术相结合（如病理组织切片技术，电子显微镜技术等），可以确定放射性示踪剂在组织器官中的定量分布，并且对组织器官的定位准确度可达细胞水平、亚细胞水平乃至分子水平。
在放射性同位素实验中，所引用的放射性标记化合物的化学量是极微量的，它对体内原有的相应物质的重量改变是微不足道的，体内生理过程仍保持正常的平衡状态，获得的分析结果符合生理条件，更能反映客观存在的事物本质。
核医学就是这样一种利用标记有放射性核素的药物诊断和治疗疾病的学科，是医学现代化的产物，是核技术在医学领域的应用科学。放射性核素示踪技术是核医学的精髓，无论诊断还是治疗都和这项技术密切相关。相信大家都了解示踪技术。比如，在自然界观察海洋动物鲸鱼的生活习性就是利用的示踪技术。科学家捕获鲸鱼后，在它身上放上一个无线电发射器，科学家们在船上内通过仪器就可以探测到鲸鱼的行踪，那个无线电发射器就是一种示踪物。可以想象，作为示踪物，一定很轻、很小，不易被鲸鱼察觉，也不能影响和干扰鲸鱼的行为和功能。
在人体核医学检查中用的放射性核素也许是这个星球上最小、最轻、最不容易影响生理机制的示踪物了。将放射性核素连在某些化合物上，就成了放射性药物，把它引入体内，通过仪器就能在体外探测到放射性药物在人体内的分布、代谢情况。