A diferença fundamental entre as células cancerosas e as células normais é a sua proliferação incontrolada e rápida. Esta elevada atividade metabólica exige que consumam mais energia e blocos de construção do que as células normais. A imagem PET/CT funciona introduzindo no corpo substâncias como açúcar, proteínas e moléculas específicas, que as células cancerosas utilizam intensivamente, após terem sido marcadas radioativamente. A captação intensa dessas substâncias marcadas pelos tecidos cancerosos é detectada pelo aparelho, localizando assim as regiões cancerosas.