放射性同位素示蹤，就是利用某種放射性同位素的原子核衰變產生的放射性現象，通過放射性檢測來觀察和跟蹤該種元素的物理和化學變化過程，從而探知被示蹤物質的行為。放射性同位素示蹤技術在工業、農業、醫療和科研等領域獲得了廣泛的應用，如利用磷、氮等放射性同位素可以跟蹤、觀察植物或農作物的生長發育等各種動態，研究植物的營養和代謝作用之間的關系，植物是怎樣吸收自身所必需的物質等。通過這些研究可以改進施肥方法以及土壤管理技術，為農作物的穩產高產開創新的方法。
　　
醫院利用放射性示蹤劑，如碘－131、碘－125、锝－99ｍ等放射性同位素開展醫療診斷，病人在口服或注射了帶有放射性標記的藥物后，通過成像系統可以診斷各種疾病和人體各臟器功能，它將有助于提供全新的預防、診斷和治療疾病。如人體甲狀腺的工作需要碘，碘被吸收后會聚集在甲狀腺內，給人注射碘的放射性同位素碘-131后，定時用探測器測量甲狀腺及鄰近組織的放射性強度，診斷甲狀腺的器質性和功能性疾病。 　  在水流、泥沙運輸以及大氣運動中利用放射性同位素示蹤，可以準確地跟蹤觀察到它們的復雜運動，如測定地下水的流速，找出地下水的流向，掌握江河中泥沙的淤積規律，建立當地的大氣擴散模式等。
　　
放射性同位素示蹤一般選擇的放射性同位素半衰期都較短，放射性活度較低，不會對環境和人體健康構成威脅，但其獨特的技術發揮了巨大的經濟效益和社會效益。