Les noyaux radioactifs - les marqueurs - sont incorporés généralement dans de grosses molécules organiques (des traceurs) choisies pour leur affinité envers l'organe à examiner. Le marqueur le plus utilisé pour les scintigraphies gamma est le technetium-99m associé à divers produits pharmaceutiques, comme par exemple le HMPAO pour le cerveau. D'autres isotopes comme l'iode-123 et le thallium-201 sont choisis pour les examens de la thyroïde ou du cœur.