傳統(tǒng)成像大多依賴于肉眼可見的身體、生理和代謝過程在疾病狀態(tài)下的變化，而不是了解疾病的特異性分子事件；分子成像則是利用特異性分子探針追蹤靶目標(biāo)并成像。這種從非特異性成像到特異性成像的變化，為疾病生物學(xué)、疾病早期檢測(cè)、定性、評(píng)估和治療帶來了重大的影響。
分子成像技術(shù)使活體動(dòng)物體內(nèi)成像成為可能，它的出現(xiàn)，歸功于分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型的使用、新的成像藥物的運(yùn)用、高特異性的探針、小動(dòng)物成像設(shè)備的發(fā)展等諸多因素。分子成像技術(shù)可用于——研究觀測(cè)特異性細(xì)胞、基因和分子的表達(dá)或互作過程，同時(shí)檢測(cè)多種分子事件，追蹤靶細(xì)胞，藥物和基因治療優(yōu)化，從分子和細(xì)胞水平對(duì)藥物療效進(jìn)行成像，從分子病理水平評(píng)估疾病發(fā)展過程，對(duì)同一個(gè)動(dòng)物或病人進(jìn)行時(shí)間、環(huán)境、發(fā)展和治療影響跟蹤。