醫學影像學可以作為一種醫療輔助手段用于診斷和治療，也可以作為一種科研手段用于生命科學的研究中。
診斷主要包括透視、放射線片、CT、MRI、超聲、數字減影、血管造影等。
治療主要應用為介入治療、放療等方面。
另外，除了醫療上面的用途之外，影像學結合其他學術領域，譬如認知心理學（cognitive psychology）、語言學（linguistics）、教育學（education）、社會學（sociology）等，可以讓研究人員探索人類在進行認知行為時的大腦活動，這樣的研究已經逐漸成形，學術界稱之為認知神經科學（cognitive neuroscience）。
醫學影像學中的許多技術已經在科學研究的工業中獲得了廣泛的應用。醫學影像學的發展受益于現代計算機技術的突飛猛進，其與圖像處理，計算機視覺，模式識別技術的結合產生了一個新的計算機技術分支--醫學圖像處理。
起源和發展：1895年德國的物理學家倫琴發現了X線，不久即被用于人體的疾病檢查，并由此形成了放射診斷學。近30年來，CT、MRI、超聲和核素顯像設備在不斷地改進核完善，檢查技術核方法也在不斷地創新，影像診斷已從單一依靠形態變化進行診斷發展成為集形態、功能、代謝改變為一體的綜合診斷體系。與此同時，一些新的技術如心臟和腦的磁源成像和新的學科分支如分子影像學在不斷涌現，影像診斷學的范疇仍在不斷發展和擴大之中。