协和医院核医学科原称同位素室，创建于1959年，是国内最早开展同位素临床应用和研究的单位之一。经50余年的发展，目前已经成为一个业务范围广泛，诊断、治疗门类齐全，设备先进，集医疗、教学、科研和人才培养于一体的现代化科室。
协和医院核医学科主要包括以下几部分：PET/CT中心（2台美国GE的PET/CT，2台回旋加速器；华中地区首台PET/MR）、SPECT/CT显像室（2台SPECT-CT，1台SPECT）、体外分析实验室、核素治疗门诊及病房，同时也是湖北省分子影像重点实验室与湖北省核医学质量控制中心挂靠单位。
核医学科拥有雄厚的技术队伍，全科总人数37人，教授、博导4人，副教授、硕导3人，讲师10人，具有博士学位的医师17人，硕士学位2人。自2001年以来，先后有4位专家担任中华医学会核医学分会副主任委员、中国核学会核医学分会理事长、中华医学会核医学青年委员会副主委、湖北省医学会核医学分会主任委员、湖北省核学会副理事长、湖北省核学会核医学分会主任委员，《中华核医学杂志》副总编辑、《中华医学杂志》等十多种专业学术期刊常务编委、编委等重要学术职务。
核医学科历年来承担了多项国家、省及部级重要科研项目。自2001年以来，主持国家863计划项目1项，国家自然科学基金重点项目1项，面上项目23项，部省级课题10余项。在肿瘤显像诊断与疗效评估、冠心病早期诊断的临床与基础研究等研究方面处于国内领先地位，部分达到国际先进水平。近几年来，获得湖北省科技进步奖一等奖、教育部科技进步二等奖、中华医学科技奖二等奖、武汉市科技进步二等奖各一项，湖北省科技进步三等奖2项及上海市科学技术奖三等奖1项。
在教学方面，每年承担包括研究生、临床医学7、8年制、医学及卫生系本科生的核医学的教学任务，同时多次协同国际原子能机构，承担了核医学技术人员培训班教学任务。担任全国研究生规划教材《实验核医学》主编、教育部面向21世纪课程规划教材《核医学》主编、全国临床医学八年制国家“十一五”规划《核医学》教材主编、全国本科生统编教材《核医学》副主编、全国影像医学专业本科生规划教材《影像核医学》副主编等。
核医学科拥有世界先进的诊断设备，包括目前世界先进的美国GE公司Discovery VCT和LS 型PET-CT、德国SIEMENS公司的Symbia T6 SPECT-CT、美国GE 公司VG和MPR型SPECT、罗氏公司化学发光检测仪、美国GE公司双能X线骨密度仪、放射免疫分析仪等设备。核医学临床业务非常广泛，在肿瘤疾病、甲状腺疾病、心脑血管疾病、肾脏病、肺栓塞以及嗜铬细胞瘤等疾病的诊断方面独具特色，在核素治疗方面具有很强的实力，特别是对甲状腺功能亢进、甲状腺癌、类风湿性关节炎、转移性骨肿瘤等疾病的治疗积累了丰富的经验。
