放射性同位素技術已廣泛應用于國民經濟的許多領域，在工業、農業、醫學、資源環境、軍事科研諸多領域的應用已獲得了顯著的經濟效益、社會效益、環境效益，也是核能利用的重要方面之一。
示蹤原子
將一種穩定的化學元素和它的具有放射性的同位素混合在一起，當它們參與各種系統的運動和變化時，由于放射性同位素能發出射線，測量這些射線便可確定其位置與數量。只要測出了放射性同位素的分布和動向，就能確定穩定化學元素的各種作用。這種方法稱為示蹤原子方法，應用很廣泛。
（1）在石油工業上的應用。將含放射性γ 射線的物質壓人井的管外通道或進入地層，或進入射孔孔道附近的地層面上，在此前后分別進行γ 測井，對比所測得的兩條曲線就能知道注入的示蹤劑沿井剖面的分布。若由于固井質量差或由于射孔及其他工程施工使水泥環破裂，造成層間串通，則對采油和注水均有不良影響，應及時測定并采取堵串措施。放射性示蹤法是檢查串槽的有效方法之一。當層間串槽、誤射孔等需封堵時，也可用放射性示蹤劑檢查封堵效果。低滲透率地層經壓裂后能增加產量，示蹤測井能檢查壓裂效果。
（2）在機械工業上的應用。在機械工程中，有的機體當磨損超過一定限度時會發生危險。可以在離機件表面某一規定深度處安置一些放射性物質，當機件磨損到該處時，在被潤滑油帶走的磨屑中便會出現放射性物質，從而可以采取相應措施。
（3）在電子工業上的應用。在半導體元件制造工藝上，可用示蹤原子的方法研究雜質在半導體中的擴散情況。例如，將放射性鋅擴散到半導體鍺中，然后逐層磨下，測量其放射性強度，就可知道擴散進去的鋅在鍺中的分布規律。
（4）在農業上的應用。可用示蹤原子研究施肥的效果。例如，將含有放射性磷的肥料施在成熟期的棉花根部，測量后發現在棉株中的放射性磷很少，這說明在棉桃成熟期時根部很少吸收肥料；若將磷肥灑在葉子上，則很快在棉株中找到放射性磷，這說明葉子能吸收肥料，且效果更佳。
放射性射線
放射性射線的應用主要是：
（l）射線探測。將γ射線透過樣品，若樣品中有砂眼或裂痕，則射線在該處的吸收就減小，因此在樣品后面放上照相底片，顯影后的底片上將留下相應的痕跡。另外，射線通過物質時都按照一定的規律被物質吸收或散射，這樣就可測量物體的密度及厚度等。在石油勘探方面，應用γ射線等可研究地層的性質，求出泥質含量，區分巖性，測定巖層中的孔隙度，找出生油層、儲油層。
（2）在醫療上的應用。放射性射線可使癌腫的組織受到破壞，抑制癌腫的發展，利用它還可消毒殺菌、人體內部透視等。
（3）在農業上的應用。種子經過射線適當照射后，可刺激生長發育，使農作物提早成熟，增加產量，培育新品種。目前我國已開展推廣稀土農用技術，并獲得了很好的經濟效益。
（4）在化工和其他方面的應用。例如，應用輻射化學進行乳汁融合來生產黏合劑；將核輻射技術用于印染助劑。射線穿過物質時能使物質的分子電離，利用它可使空氣電離，獲得導電能力，從而消除有害的靜電積累。