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核医学使用的放射性药物，需引入人体内进行诊断与治疗。因此，为确保其安全有效，必须进行严格的质量控制与质量检验。
质量控制是药品生产资料管理规范的一部分，它包括取样、质量标准、检验以及组织机构、文件系统和产品的发放程序等，它不仅局限于实验室内的检验，还涉及影响产品质量的所有决定。质量控制旨在确保产品符合既定标准要求之后，方可使用。
放射性药物的质量检验是质量保证体系中的一个重要环节，它直接影响放射性药物在临床应用中的安全性、有效性和稳定性，必须根据国家制定的标准对放射性药物进行质量控制。主要包括物理检验、化学鉴定和生物学鉴定三个方面。
外观形状是对药品的色泽和外表感观的规定，药品外观性状的变化往往反映了药品质量的变化。在有防护措施的条件下，通过目视镜检查放射性药品物理状态、颜色和有无异物、异常絮状物或沉淀。
放射性核素纯度是指特定放射性核素的活度占总活度的百分数。放射性药物中如果混有放射性核杂质，不仅给受检者增加不应有的辐射危害，同时也会影响显像的质量。
放射性活度是放射性药物的一个重要指标，使用前必须准确测定其活度。用药剂量不足会明显降低诊断质量或治疗效果，而剂量过高则会使患者接受额外辐射剂量或治疗过度。一般放射性药物质量标准中活度测定值均在标示值的±10%，治疗用放射性药物的活度测定值应控制在标示值的±5%为佳。
放射性药物绝大部分是注射液，特定的pH对保证放射性药物的稳定性非常重要。由于血液的缓冲能力强，放射性药物的pH允许在3～9，但最理想的药物应为pH为7.4 的等渗溶液。
放射化学纯度是指以特定化学形式存在的放射性活度占总放射性活度的百分比。放射性药物中的放射化学杂质可以从制备过程中或药物的自身分解中产生。放射化学杂质可能对人体有害或影响放射性药物的体内分布，应对其进行控制，即放射化学纯度（radiochemical purity）不低于90%～95%。
化学纯度是指以特定化学形式存在的某物质的质量占总质量的比例，与放射性无关。化学杂质一般是生产过程带入的，过量的化学杂质可能引起毒副反应或影响进一步放射性药物的制备和使用。化学纯度（chemical purity）的质控内容主要是控制化学杂质或载体含量。
放射性药物必须是无菌和无热原的。无菌检查是药品安全重要检查项目之一，通常采用灭菌或除菌的方法，对于热稳定性好的制品，多选用灭菌方法，对于不宜灭菌或短半衰期需即时标记的放射性药物，多采用微孔滤过膜过滤法除菌。无菌检查的最大不足是花费时间长，不适合短半衰期放射性药物的检测。
生物活性指放射性药物在体内的生物学特性。如受体显像中标记配体与受体的亲和力，放射免疫显像中标记抗体与抗原的免疫结合能力。此外，放射性药物在靶器官中的摄取量、浓聚程度及排泄速率应能反映靶器官的功能状态。生物分布在放射性新药研究中可作为阐明药代动力学的指标。
放射性药物的毒性包括两方面，一是被标记药物的毒性，二是辐射安全性。被标记药物的一次性使用量很小，其化学毒性甚微。辐射安全性问题的评价指标为医用内照射量，估算体内辐射剂量值应符合国家有关法规。并通过异常毒性和急、慢性毒性实验。