For terapeutiske anvendelser brukes betaemitterende radionuklider. Betastråler er hastige elektroner. Disse har en rekkevidde i vevet på få millimeter. Når en sykdomsprosess tar opp et radioaktivt merket legemiddel kan denne brukes som ”målsøkende” terapi. Et godt eksempel er bruk av radioaktiv jod-131 for behandling av sykdommer av skjoldbruskkjertelen, særlig hyperthyreose og skjoldbruskkjertelkreft. Et annet eksempel er samarium-153-EDTMP for smerteterapi av skjelettmetastaser.