1、分子結構的研究：
同位素交換反應
2、化學反應機理研究
（1）化學鍵的形成方式
（2）反應中發生的分子重排、異構、裂解、水解過程
（3）催化反應中吸附催化機理、吸附分子壽命
3、同位素稀釋法
原理：放射示蹤劑與待測物混合→分離→測量
實例：P&G公司測定洗衣粉中主要成分的殘留量
4、放射分析法
原理：泛指用放射示蹤劑測定濃度的各種方法
實例：50萬年前北京猿人會不會用火
5、活化分析法
原理：中子輻照樣品，通過活化生成的放射性核素的半衰期、衰變類型與能量等衰變特性進行鑒定。
應用：定性和定量地測定復雜樣品原子組成的一種高靈敏度無損檢驗方法，應用于空氣、水、土壤樣品、地質樣品、海洋系統和生物系統中痕量組分的分析。
實例：利用古畫顏料礦物含量鑒別年代。