La medicina nucleare è stata la disciplina in cui il termine teranostica è stato coniato; infatti, quando questo termine ancora non esisteva, la prima sostanza utilizzata (ancora oggi) per lo studio diagnostico e il trattamento del tumore della tiroide è stato l'isotopo 131 dello iodio (Terapia radiometabolica del carcinoma tiroideo differenziato). Tuttavia questa disciplina include numerose altre sostanze che sia da sole sia in coppie possono essere usate a tale scopo (molecole marcate con isotopi gamma o positrone emittenti per la diagnostica possono essere marcate anche con isotopi alfa o beta meno emittenti per la terapia). Tali sostanze possono essere dei ligandi di recettori presenti sul bersaglio da trattare o sostanze, come lo iodio, che sono internalizzate dal bersaglio tramite processi metabolici. Mediante questi meccanismi è quindi possibile sia localizzare i tessuti patologici con le immagini sia distruggerli con dosi elevate e mirate di radiazioni.