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PET/CT和CT及MRI不同， 后者主要是通过解剖学和形态学的变化来对疾病进行辅助诊断，而PET/CT可以通过细胞功能代谢方面的变化情况来对疾病进行分析，从一个不同的角度对肿瘤的诊断和治疗发挥作用。
PET/CT用于鉴别诊断
目前常用的显像剂为18F-FDG，肿瘤细胞和炎症病灶以及良性肿瘤和恶性肿瘤对其的摄取具有一定差异性，根据放射性强度差异，可以对病变做出鉴别诊断；对于临床发现的原发灶不明的淋巴结转移病变，可以通过显示/不显示原发灶，从而诊断淋巴结病变为原发性还是转移性。
PET/CT用于寻找原发灶及转移灶
一些微小的原发灶或者转移灶，通过形态学比如CT或MRI检查可能难以发现，但是PET/CT的功能显像则可能显示出一些难以用形态学检查手段发现的病灶，从而发现原发灶和/或转移灶。
通过PET/CT寻找转移灶和/或原发灶，对肿瘤分期提供更多信息，并可引导进行活检
如前所述，很多通过临床检查或形态学检查手段难以发现的转移灶，可以通过PET/CT发现，从而为肿瘤分期提供依据；同时由于其可以发现一些通过临床检查或形态学检查手段难以发现的原发灶，故可以早PET/CT引导下进行活检来确诊疾病。
PET/CT辅助放疗靶区的勾画
常规勾画放疗靶区是根据形态学检查手段提供的信息，但是形态学的变化并不能准确地反应疾病的范围，比如某些肿大的淋巴结可能并不是转移病灶而是反应性增生，或者某些没有大小或形态变化的淋巴结可能已经发生了转移，PET/CT可以用于这些情况的区分，从而辅助进行靶区勾画，可能会在形态学检查结果的基础上扩大/缩小靶区。
疗效观察
疗效观察可以分为两种，一种是早期观察肿瘤对治疗的反应，这个时候处于治疗过程中的病变可能形态学上尚未发生明显变化，但是功能代谢上往往已经有了改变，PET/CT可以早期（某些肿瘤可以在开始治疗1-2周即可发现变化）发现肿瘤有或没有这种变化，从而明确某种治疗手段对于该肿瘤有或无效。
另外一种是对于治疗结束后的治疗效果进行观察，比如放疗结束后局部验证反应尚未消退，或者手术后瘢痕形成局部解剖结构发生显著改变，此时CT或MRI检查局部有无肿瘤常常比较困难，相对而言PET/CT在此时更有利于检查有无肿瘤残留或者复发。
当然，PET/CT并不是万能的，其特异性、准确性等都有待进一步提高，实际应用中往往是多种互补手段一起使用以检查的目的，并在此基础上尽量降低花费。