핵의학은 방사성 동위원소(radioisotope)를 질병의 진단과 치료에 적용하는 분야로 감마카메라(SPECT, SPECT/CT)와 양전자 방출 단층 촬영 카메라(PET/CT)를 이용하여 몸의 기능적 정보와 해부학적 상태를 융합하여 질병을 더 정확하게 진단하는 체내영상검사실과 방사면역검사를 이용하여 극미량의 물질의 농도를 측정하는 검체검사실을 운영하고 있다.

또한 방사성핵종치료병실을 운영하고 있으며, 방사성 요오드를 이용한 갑상선암, 갑상선기능항진증 및 내분비 종양의 치료와 최신 방사성 의약품을 사용한 난치성 암의 핵의학 치료를 실시하고 있다.

환자의 방사선피폭과 검사시간을 최소화하고 병변의 검출력을 높이기 위해, 반도체 검출기를 탑재한 최첨단 디지털 PET/CT를 국내 최초 도입하였으며, 대구/경북 최초 반도체 센서를 사용한 심장 전용 감마카메라를 도입하여 심장질환을 진단하고 있다.