仁济医院核医学科成立于1958年，是集影像诊断、功能检测、核素治疗、体外分析和新药研发与生产为一体的研究型临床专业学科。国内首批影像医学与核医学专业硕士、博士学位授予点和博士后流动站；上海交通大学医学院临床核医学研究所挂靠科室；仁济医院药物研究机构（核医学）临床药理基地；放射性药品（IV类）许可证实验室；上海市教委“重点学科”；上海市“一流学科”；上海市“高原学科”；医学影像国家临床重点专科。连续多年在复旦版医院专科声誉排行榜位列全国前十，连续三年登顶上海市三甲医院竞争力核医学专科榜首。

国内首批引进PET/CT显像，每年高质量完成PET/CT检查上万例；2019年获得PET/MR配置许可证；2020年建立“产学研医”为一体的创新型分子影像研发中心——“仁济-联影分子影像研发中心”；2020-2021年先后引进全景动态Total-body PET/CT和超清TOF PET/MR等全球尖端核医学影像设备。联合临床科室开展68Ga-PSMA、68Ga-DOTATATE、68Ga-FAPI、11C-乙酸、11C-胆碱、11C-蛋氨酸、11C-CFT、18F-AV133、18F-AV45、18F-PI2620、18F-PBR06、18F-NaF等多种新型正电子分子探针PET显像技术，应用于肿瘤及神经系统疾病的临床诊断和研究；承担多项国内及国际多中心临床试验，具有高水平的分子影像新技术应用和转化能力。常规开展肾动态显像、心肌血流灌注（静息+负荷）显像、全身骨显像、肺通气-灌注显像等20余种SPECT临床检查项目；此外，还开展99mTc-PYP、99mTc-RGD等显像剂的基础研究与临床转化工作。拥有规范的核素治疗防护病房，配备药物自动分装及远程给药系统，开展131I治疗甲亢及分化型甲状腺癌、89Sr、223Ra治疗骨转移癌及125I粒子植入等治疗项目。

学科建设持续进步，连续获得国家重点研发计划等国家级项目资助，多篇高质量学术论文发表在医学影像顶级杂志；人才培养卓有成效，多人获上海市青年科技启明星、“医苑新星”青年人才培养资助计划、扬帆计划等人才计划资助。