कैंसर कोशिकाओं और सामान्य कोशिकाओं के बीच मूलभूत अंतर उनका अनियंत्रित और तेजी से प्रसार है। इस उच्च चयापचय गतिविधि के कारण उन्हें सामान्य कोशिकाओं की तुलना में अधिक ऊर्जा और बिल्डिंग ब्लॉक की खपत करनी पड़ती है। पीईटी/सीटी इमेजिंग इस सिद्धांत पर काम करती है कि कैंसर कोशिकाएं जिस चीनी, प्रोटीन और कुछ विशिष्ट अणुओं जैसे पदार्थों का अधिक उपयोग करती हैं, उन्हें रेडियोधर्मी रूप से टैग करके शरीर में डाला जाता है। कैंसरग्रस्त ऊतकों द्वारा इन टैग किए गए पदार्थों का तीव्र अवशोषण उपकरण द्वारा पता लगाया जाता है, जिससे कैंसरग्रस्त क्षेत्रों का स्थान निर्धारित होता है।