PET scan terutama digunakan untuk mendeteksi dan memantau kondisi, termasuk kanker, kelainan neurologis (otak), dan penyakit kariovaskuler (terkait jantung). Alat ini dapat mendeteksi kanker sebelum kanker tersebut dapat terdeteksi dengan menggunakan teknik pencitraan lain (misalnya, CT dan MRI scan). Selain itu, alat ini juga memungkinkan dokter Anda menentukan, apakah, dan ke mana kanker menyebar ke bagian tubuh lainnya.
PET scan dapat membantu perencanaan pembedahan untuk kejang-kejang epileptik dengan cara menunjukkan bagian otak mana yang menyebabkan epilepsi tersebut. Alat ini juga digunakan untuk memeriksa Penyakit Alzheimer dan Parkinson's, karena citra yang dihasilkannya dapat menunjukkan area otak yang tidak berfungsi secara normal. Pendeteksian dini mengenai kelainan neurologis ini menuntun ke perawatan yang lebih efektif.