PET-CT 80％以上的临床应用在于肿瘤诊治。在肿瘤特别是肺癌的诊断、分期、疗效判断、预后评价、放疗生物靶区勾画等具有重要及独特的临床价值。具体如下：
１、肺癌等肿瘤的早期诊断：能对肺癌等多种肿瘤进行早期诊断。其原理是在组织代谢发生功能异常时就能发现病变，而X光、CT、MRI要等组织器官发生明显形态变化时才能发现病灶。因而，PET-CT要比其它影像发现肿瘤早得多。
２、良恶性肿瘤的鉴别诊断：通常在常规影像学中发现病变时，很难区别其良恶性，如肺部发现病变中，一般认为肺部结节有50％—60％为良性，CT等影像检查认为恶性而被切除的结节中，仍有20％—40％为良性，经过PET的代谢显像，能理想的鉴别其良恶性，其诊断准确率可达95%-100%。从而可改变手术切除范围或治疗方案，减轻病人的疼痛和创伤。
３、肺癌等恶性肿瘤的分期和分级：判断恶性肿瘤是否有区域淋巴结或远隔淋巴结转移，对肿瘤进行临床分期，恶性肿瘤分期和分级是决定治疗方案的重要依据。
４、寻找肿瘤原发灶：临床医师经常遇到这样一些病人，只有转移灶的特征，而原发组织器官病灶无法确定，给医生选择治疗方案带来了盲目性，此时做PET-CT全身扫描显像，能有效发现原发灶，其阳性率达90%以上，给临床医生选择治疗药物、放疗方案、是否手术等治疗手段提供了客观依据。
５、全身探测肺癌等恶性肿瘤及其转移：由于PET-CT即能作断层扫描，又能作全身探测性扫描，而且对肿瘤灵敏度高、特异性强，能发现小于１cm的病灶。该功能可用于健康人的监测和肿瘤患者转移判断。
６、放射治疗计划的制定：通过PET-CT检查后可以进行模拟定位、制定治疗计划、勾画出肿瘤活性生物靶区，用于适形调强放疗，实现精准放疗，提高疗效。
７、疗效的评价和预后判断：肺癌等恶性肿瘤经过有效的放疗、化疗、热疗或其他介入治疗后，肿瘤原有的高糖酵解特性会很快下降，治疗后及时对病灶进行PET-CT功能代谢显像，可了解其治疗效果及其预后判断。帮助医生及时调整治疗方案，达到行之有效的治疗目的。
8、其它：PET-CT除80% 的比例应用于肿瘤诊断以外，其它应用于心血管疾病、神经系统疾病等疾病：如冠心病的早期诊断，心肌梗塞后存活心肌的判断，老年性痴呆诊断和病情评估，癫痫病灶的探测和定位，结节病的辅助诊断和疗效判断，肺结核活动性判断及疗效观察等。
