La tomografia a emissione di fotone singolo (SPECT) è simile alla PET e utilizza radioisotopi che emettono raggi gamma e una gamma camera per registrare i dati che un computer utilizza per costruire immagini bidimensionali o tridimensionali di regioni cerebrali attive. La SPECT si basa su un'iniezione di un tracciante radioattivo, o "agente SPECT", che viene rapidamente assorbito dal cervello ma non si ridistribuisce. L'assorbimento dell'agente SPECT è completo al 100% entro 30-60 secondi, riflettendo il flusso ematico cerebrale (CBF) al momento dell'iniezione. Queste proprietà della SPECT la rendono particolarmente adatta per l'imaging dell'epilessia, che di solito è resa difficile da problemi con il movimento del paziente e tipi variabili di crisi. La SPECT fornisce un'istantanea del flusso sanguigno cerebrale poiché le scansioni possono essere acquisite dopo la fine dell'attacco (purché il tracciante radioattivo sia stato iniettato al momento dell'attacco). Una limitazione significativa della SPECT è la sua scarsa risoluzione (circa 1 cm) rispetto a quella della risonanza magnetica. Oggi sono comunemente utilizzate macchine SPECT con testine a doppio rivelatore, sebbene sul mercato siano disponibili macchine a tripla testina. La ricostruzione tomografica, (utilizzata principalmente per "istantanee" funzionali del cervello) richiede più proiezioni dalle testine del rivelatore che ruotano attorno al cranio, quindi alcuni ricercatori hanno sviluppato macchine SPECT con 6 e 11 testine per ridurre i tempi di imaging e dare una risoluzione più elevata.