其原理是將放射性同位素（如14C和3H）標記的化合物導入生物體內，經過一段時間后，將標本制成切片或涂片，涂上鹵化銀乳膠，經一定時間的放射性曝光，組織中的放射性即可使乳膠感光。然后經過顯影、定影處理顯示還原的黑色銀顆粒，即可得知標本中標記物的準確位置和數量，放射自顯影的切片還可再用染料染色，這樣便可在顯微鏡下對標記上放射性的化合物進行定位或相對定量測定。 這種技術與電鏡樣品處理，則為電鏡放射自顯影。 由于有機大分子均含有碳、氫原子，故實驗室一般常選用14C和3H標記。14C和3H均為弱放射性同位素，半衰期長，14C為5730年，3H為12.5年。一般常用3H胸腺嘧啶脫氧核苷（3H-TDR）來顯示DNA，用3H尿嘧啶核苷（3H-UDR）顯示RNA；用3H氨基酸研究蛋白質，研究多糖則用3H甘露糖、3H巖藻糖等。