随着人类基因图谱的成功描绘，人们已认识到许多过去难治的疾病其实就是分子病，如癌症、帕金森病等。当今世界已把疾病诊断着眼于分子标记，而这一目标的实现目前只有依靠PET才可实现。
早期诊断
由于肿瘤细胞代谢活跃，摄取显像剂能力为正常细胞的2-10倍，形成PET图像上明显的“光点”，因此在肿瘤早期尚未产生解剖结构变化前，即能发现隐匿的微小病灶，发掘出隐藏的癌症病灶，PET-CT检查结果较单独的PET、CT或MR具有更高的准确性，特别是显着提高了对小病灶的诊断能力，使肿瘤的诊断和治疗迈上一个新台阶。诊断率高达92%~95%。 PET-CT用于肿瘤的诊断、分期和治疗评估并可进行精确定位，特别适合确定有无转移和肿瘤复发，对肺癌、头颈部肿瘤、淋巴瘤、结肠癌、食道癌、胰腺癌、乳腺癌、卵巢癌和黑色素瘤等的诊断准确性大于90%。
其次，健康人群做PET-CT体检可以准确的排查肿瘤。结合肿瘤防治基本原则是“三早”：早期发现、早期诊断、早期治疗。根据大量的医疗病例证明，有35%的癌症是可以早期发现的，35%的癌症是可以治愈的，35%的癌症通过治疗可以延长寿命。PET-CT早期发现肿瘤的功能无疑将大大提高肿瘤防治水平。
全身显像
PET—CT一次全身25分钟连续成像就能分别获得PET、CT和两者融合的全身断层图像，并可从三个不同断层方向或立体上对图像进行分析。可直观地看到全身病变情况。这对寻找肿瘤的原发灶，转移范围、肿瘤分期及评估治疗效果有很大帮助。
安全无创性
因为PET—CT检查所采用的核素大多数是构成人体生命的基本元素或极为相似的核素，且半衰期很短，所接受的剂量相当于一次胸部CT扫描的剂量，十分安全，短时间可以重复检查。
准确定性
对病变的定性诊断是选择正确合理的治疗方法的关键。例如，正确地判断肺部病灶是肺癌抑或是肺炎，治疗方法是完全不同的。PET可以准确地作出鉴别诊断，诊断准确率可在90%以上。
精细定位
PET—CT中的CT能够提供精确的解剖信息，PET和CT的融合图像如同路标，能帮助确定和查找肿瘤的精确位置，其检查结果比单独得PET或CT有更高的准确性，特别是显着提高了对小病灶的诊断能力。
此外，PET-CT也被用于心血管系统的诊断中，对冠心病的诊断、危险度分级、疗效评价和预后判断方面均有其独特优势，而且它是评价心肌存活的“金标准”。PET-CT脑显像还可用于癫痫灶的定位、脑肿瘤的诊断、恶性程度的分级、术后或放疗后有无复发的判断、脑血管病的血流灌注、脑代谢功能的评估以及老年痴呆症的早期诊断和鉴别等。
