Los motivos más frecuentes por los que se puede solicitar este examen son los siguientes:
– Detección de tumores.
– Etapificar un cáncer, de tal modo de saber si es una enfermedad localizada o existe diseminación a otros órganos (metástasis).
– Controlar la eficacia del tratamiento para decidir si se continúa con éste o se utilizan otras alternativas terapéuticas.
– Detección precoz de recidiva tumoral, es decir, que haya reaparición del tumor canceroso o de sus metástasis.

Con menos frecuencia, y fuera del campo del cáncer, se puede solicitar para lo siguiente:
– Procesos infecciosos.
– Estudio del flujo sanguíneo del miocardio o músculo del corazón. El PET puede identificar áreas del músculo cardíaco que aún son viables y que pueden beneficiarse de un tratamiento de revascularización cardíaca.
– Estudio de patologías neurológicas, como la enfermedad de Parkinson y  Alzheimer.