Die PET/CT erlaubt es, Stoffwechselvorgänge auf molekulare Ebene sichtbar zu machen. Für die Untersuchung wird eine geringe Menge einer schwach radioaktiven Substanz verabreicht. Anschließend ist es möglich, eine Vielzahl von Prozessen im Körper präzise zu erfassen. Bei der Erfassung von Krebszellen spielt die Messung des Zuckerstoffwechsels eine große Rolle, da viele Tumoren einen erhöhten Zuckerverbrauch aufweisen und dadurch frühzeitig erkannt werden können. Eine erfolgreiche Tumorbehandlung lässt sich am Rückgang des Zuckerstoffwechsels ablesen. Darüber hinaus lassen sich bestimmte Eigenschaften von Tumorgewebe, wie z.B. beim Prostatakarzinom, erfassen und damit Tumorzellen im Körper aufspüren. Die Funktion des Gehirns und des Herzens lassen sich anhand des Zuckerstoffwechsels darstellen – dies erlaubt eine frühzeitige Erkennung von Störungen der Organfunktion. Entzündungsherde, z.B. in Blutgefäßen, im Knochensystem oder im Herz,  können ebenfalls anhand des Zuckerstoffwechsels sichtbar gemacht werden.