L'isotopo più utilizzato per le indagini PET è il fluoro-18 e la molecola più usata è il fluorodesossiglucosio (principalmente in oncologia, ma anche in neurologia, reumatologia, infettivologia e cardiologia). Altri farmaci marcati con fluoro-18 sono usati nello studio dell'amiloidosi cerebrale, mentre la PET con colina è usata soprattutto nello studio del tumore della prostata. La PET con 18F-DOPA è usata in neurologia per lo studio del sistema dopaminergico e delle neoplasie cerebrali, così come nello studio dei tumori neuroendocrini. La metionina marcata con carbonio-11 è usata anch'essa nello studio delle neoplasie cerebrali, mentre l'ammoniaca marcata con azoto-13 ed il rubidio-82 sono usati per gli studi di irrorazione del miocardio. I farmaci a base di gallio-68 sono utilizzati di norma nella diagnostica dei tumori neuroendocrini.