Isotooppitutkimus alkaa aina matala-annostietokonetomografialla (TT), jonka jälkeen seuraa PET-kuvausvaihe. Merkkiaineinjektio annetaan suonensisäisesti, minkä jälkeen PET-kuvaus tehdään. Syöpäkudoksen ominaisuudet poikkeavat normaalikudoksesta ja PET-kuvauksella voidaan osoittaa syöpäkudoksen aineenvaihdunnallisia eroja kuvallisena informaationa. PET-kuvauksella on mahdollista nähdä syöpä jopa ennen anatomisia muutoksia ja ennen kuin ne ovat nähtävissä muilla kuvantamismenetelmillä.
Tiettyjen syöpien kohdalla PET-TT -kuvaus voidaan tehdä tavallisen kuvauksen lisäksi hengitystahdistettuna, jolloin kohteesta saadaan mahdollisimman tarkka kuva laskemalla kuvista pois hengityksen aiheuttama epätarkkuus. Lopuksi otetut kuvat fuusioidaan, eli tietokone yhdistää sekä TT- että PET-kuvat.
PET-TT -tutkimusten kokonaiskesto on noin kahdesta kolmeen tuntiin, vaihdellen tutkimuksen tyypin mukaan. Merkkiaineen antamisen jälkeen odotetaan, jotta merkkiaine ehtii hakeutua aineenvaihdunnan mukana kohteeseensa. Tavallisimmin kehokuvausaikaan kokonaisuudessaan menee noin 25 minuuttia.
Yhdistetyssä PET-TT –kuvassa merkkiaineet osoittavat selvästi loistaen missä syöpäkasvaimet sijaitsevat.