分子成像依照样本尺度大小可以概分为组织造影与细胞分子的显微技术是生物样本的造影技术。分子影像学是用影像技术在活体内进行细胞和分子水平的生物过程的描述和测量。这些大致都需要光学技术配合生物样本的特性发展，少数会使用光以外的波动性质超音波核磁共振等。诊断方面，可在活体内直接观察到疾病起因、发生、发展等一系列的病理生理变化和特征通过对肿瘤发生过程中的关键标记分子进行成像不仅仅显示疾病末期的解剖改变。利用信号整形之类技术可以得到高质量数据此外高精度成像硬件也有助于保证较高的成像质量治疗方面观察药物作用过程中一些关键的标记分子有没有改变直接在体内显示药物治疗靶点的分子改变，通过建立高能量的影像学分析系统可推论这种治疗有无效用在药物开发方面通过设计特异性探针，可大大加快药物的筛选和开发。在基因功能分析以及基因治疗的研究方面通过设计一系列特异性探针，体内分析系统可实时显示该基因在体内表达的丰度、作用过程也可在体内观察目的基因表达效率。

　　分子成像目前主要应用于肿瘤学、神经系统、心血管疾病等方面。成像就是生物样本的造影技术，依照样本尺度大小可以概分为组织造影与细胞分子的显微技术。这些大致都需要光学技术配合生物样本的特性发展，少数会使用光以外的核磁共振、超音波等。利用信号整形之类的技术可以得到高质量数据高精度成像硬件也有助于保证较高的成像质量与经典影像诊断学不同分子影像学是一个正在发展中的研究领域，远未达到成熟，现阶段主要研究内容是发展和测试新的工具试剂在活体中进行特殊分子路径的成像方法。