* Zastosowania jako znacznik

W medycynie, biochemii i chemii stosuje się je często jako znaczniki. Wprowadza się je celowo do cząsteczek chemicznych a następnie tak "oznakowane" cząsteczki wprowadza się do organizmu lub poddaje reakcji chemicznej po czym dzięki detekcji emitowanego przez nie promieniowania gamma śledzi się ich "dzieje" w czasie przemian którym podlegają. Umożliwia to badanie rozprzestrzeniania się wprowadzonych cząsteczek w badanym układzie, a pośrednio mechanizmów reakcji chemicznych oraz procesów metabolicznych w organizmie. Najczęściej stosowanym izotopem do tych celów jest izotop węgla 14C.

W badaniach historycznych i geologicznych wykorzystuje się zmianę w czasie ilości izotopów promieniotwórczych lub produktów przemian izotopowych w badanym materiale. Np. pod wpływem promieniowania kosmicznego w atmosferze Ziemi powstaje izotop węgla 14C, węgiel ten wbudowuje się w organizmy żywe i ulega rozkładowi. Badając ilość tego izotopu w substancji organicznej można w miarę dokładnie określić faktyczny wiek danego zabytku lub skamieliny.

* Zastosowania jako źródło promieniowania

Jako źródło promieniowania gamma radioizotopy są stosowane w medycynie do leczenia raka. Stosuje się je tutaj w formie tzw. bomb naświetleniowych - czyli dużych próbek radioizotopu, które emitując z zewnątrz promieniowanie zabijają komórki rakowe w określonych miejscach ciała, lub w formie chemioterapii radiacyjnej - polegającej na podawaniu związków zawierających dużą ilość radioizotopu, które same mają tendencję do wędrowania w organizmie do chorego miejsca.

W medycynie i przemyśle spożywczym radioizotopy są stosowane do szybkiej i efektywnej sterylizacji sprzętu, leków i żywności. Silne promieniowanie gamma jest bowiem zabójcze dla większości bakterii i grzybów chorobotwórczych i gnilnych.

W przemyśle chemicznym radioizotopy są stosowane jako źródła promieniowania do reakcji zachodzących pod wpływem tego promieniowania. Są stosowane do sieciowania polimerów zwłaszcza przy produkcji żeli i folii oraz przy syntezie niektórych związków organicznych. W różnego rodzaju czujnikach, detektorach substancji radioizotopy są stosowane jako źródła promieniowania - od powszechnie stosowanych przeciwpożarowych czujników na dym po specjalistyczne czujniki chemiczne wykrywające śladowe ilości metali ciężkich w wodzie.