PET-CT因代谢特征性，可发现许多不易发现的肿瘤，对于肿瘤的鉴别诊断有优势，但最终确诊还是需要依靠病理诊断。PET-CT对肺癌、乳腺癌、卵巢癌、黑色素瘤以及侵袭性淋巴瘤的诊断准确性非常高，敏感性和特异性可达到90%以上，而且它还能发现远处的隐匿性转移病灶。
当然PET-CT并非100%有效，对于某些部位或特殊类型的肿瘤诊断效果不理想，如肝细胞肝癌、脑部肿瘤以及空腔脏器肿瘤，经常会出现假阴性的情况。另外，对于炎症或者结核等良性病变，有时会出现假阳性的情况。PET-CT的主要原理是通过追踪注入后的葡萄糖在体内的摄取分布，来判断具体是肿瘤还是炎症，以及肿瘤的性质。