病理是確診癌癥的金標準，PET-CT對大部分腫瘤，如肺癌、乳腺癌、卵巢癌、黑色素瘤以及淋巴瘤等敏感性和特異性都非常高，準確率可達到90%以上。但對于特殊病理類型的癌癥，如肝細胞肝癌、腦部腫瘤、空腔臟器腫瘤，特別是胃部印戒細胞瘤等，存在假陰性結果。另外，部分炎癥、結核等良性病變也會出現假陽性的結果。 PET-CT是通過攝取人體糖代謝高低來判斷是否有疾病以及疾病的性質，只要病灶有糖代謝，PET-CT基本上能夠顯示，所以對疾病的檢出率就非常高。腫瘤因為非常活躍，所需營養也非常多，故糖代謝較其它正常器官或炎癥組織會明顯增高，因此PET-CT可幫助鑒別腫瘤良惡性以及是否有腫瘤。