包括傳統X射線診斷學、電子電腦X射線斷層成像(CT)和幾項影像學新技術，如B型超聲像、數位減影血管造影及磁共振成像 (MRI)等的一門新學科，又稱診斷影像學。隨著科學的發展，醫學影像學不但可用於診斷，亦用於治療。傳統放射診斷學對臨床疾病的診斷起瞭重要作用。但它有幾個缺點：①對人體內病理變化的反映仍不夠靈敏，對人體內密度變化的分辨力差，如腦內出血及梗死的鑒別，內臟腫瘤的早期發現均受到限制。②常規 X射線檢查隻能顯示身體臟器縱軸的平面投影，立體顯示受到限制。。③對某些疾病的早期表現不能顯示，例如較小的腫瘤、輕度炎癥、水腫、少量出血等。
電子計算機X射線斷層成像(CT) CT掃描與X射線攝影不同，不是將人體內部結構直接投影在照片上，而是用X射線對檢查部位進行體軸水平面的掃描。X射線透過人體以後的強度由電子檢測器接受，經過放大，再由模擬－數字轉換器轉為數字信號送入電子計算機，經卷積反投影算法或快速傅裡葉變換作反投影重建，得出該薄層斷面各點或單元組織的吸收系數的空間分佈，再經數字－模擬轉換器轉為模擬信號，用顯示器顯示出斷層掃描圖像。CT對體內病灶的顯示敏感度比 X射線膠片顯著提高。可以反映出普通 X射線檢查看不到的病變。例如普通X射線攝片不能顯示出腦內出血灶，而在CT圖像上卻可顯示出來。臨床上往往不易區分腦出血或腦梗塞，用CT掃描後可以明確鑒別出這二種疾病。CT問世以後很快推廣使用到全身各個系統。CT機的不斷改進，使掃描時間縮短，掃描層厚度不斷變薄(可掃描1～2mm薄層)，影像質量愈來愈清晰，對各個系統疾病的診斷率有明顯提高，成為現代化醫院不可缺少的常規影像學設備。
B型超聲顯像 與CT同時發展起來的影像學檢查方法之一。超聲波通過人體，遇到不同臟器、組織的交界面時，聲波就產生反射、折射，把接收到的回波經過處理即可形成圖像。特點是:①操作簡單；②沒有放射線；③比CT經濟；④對人體內病變的形態學及功能性變化均可有較高的診斷效能。不足之處是對個別檢查部位、個別疾病（如成人顱內病變），仍受骨骼的幹擾，病變顯示不清楚（見超聲診斷）。
磁共振成像 對器官及組織影像的對比度和敏感性比CT高，可顯示一些在CT上不顯示的病變，如肝癌周圍的子灶、腦白質輕度變性、較小的腦腫瘤等。對神經系統和血管系統疾病的診斷也比CT勝一籌。
人體各處對X射線的吸收系數正比於該處的密度(見X射線)。CT的圖像是利用卷積反投影重建算法，從透過人體而射出的X射線，計算出各點的吸收系數的像，即密度像。這完全是一個宏觀過程，用機械式掃描。
MRI用靜磁場迭加梯度磁場作空間定位，掃描過程無機械運動。成像時，用自旋回波序列的射頻脈沖激勵人體組織，使氫核從低能態跳到高能態，並與周圍原子或氫核交換能量，導致宏觀磁化強度矢量進動和恢復到平衡態的弛豫，采集磁化強度發出的自旋回波信號，經二維或三維快速傅裡葉變換，顯示出人體各點氫核密度的弛豫時間加權像。因磁化強度是該點眾多氫核磁矩的向量和，所以這種像是人體內各點氫核數目的平均值。它既反映瞭該點的氫密度，也反映瞭氫核與周圍原子的相互耦合關系。在作血流測量時，還有流空效應的參與，可反映血液流速情況。所以與CT相比，MRI可帶來更多的組織、結構信息。例如在陳舊性血腫的鑒別、肝內血管瘤的定性、帶有脂肪腫瘤定性等方面均占優勢。但它對非氫核的組織（如骨）不直接顯示，而是通過其周圍的含氫軟組織間接顯示，對微小病灶的分辨能力不強，此外成像時間過長。這一系列缺點使它還不能代替其他診斷手段（如CT等）。MRI目前正在發展中，世界各國投入很強的力量，新方法不斷出現，成像技術不斷進展。可望將出現與CT成像速度相近的方法，出現純弛豫時間像、多核（31P、23Na、15N、13C等）成像、波譜成像等，所以 MRI是一種非常有前途的非創傷性影像診斷手段。
數字減影血管造影(DSA) 常規血管造影的優點是操作簡便，成功率高，對受檢者無甚痛苦，通過導管可達到全身任何部位的血管進行選擇性內臟血管造影，也可通過它進行介入性放射學的各項治療技術。常規血管造影的主要缺點是：①有創傷性；②需要註射較多量濃度較高的造影劑，對老弱者及小兒仍有禁忌；③膠片消耗較大，且不能進行實時顯示。
1970年代末期努德爾曼等把電子計算機與常規血管造影相結合，推創出數字減影血管造影。它把血管造影的影像數字化，通過數字化處理（如扣除本底等）；再成像等過程顯示血管系統。主要優點是可以通過肘靜脈註射造影劑，造影劑經過上腔靜脈到右心，然後經過肺內小循環回到左心室，再到全身循環。由於采用瞭電子增強技術和計算機處理，可以使四肢末梢動脈及腹腔動脈顯影。一方面可節省檢查時間，不需住院，而在門診進行檢查，另一方面降低瞭病人的緊張情緒，對某些有常規血管造影禁忌者也可進行檢查。後來從靜脈法 DSA又進一步發展到動脈插管法，這與常規造影相比用藥量少，濃度低，減少病人的反應，影像質量也可以保證。目前大量應用的仍以動脈減影造影為主，這主要是因為靜脈法有時影像質量不如動脈法清晰。同時動脈法同樣可以使病人得到安全保證且對疾病診斷更及時而可靠。
數字減影血管造影從設備仍在發展中。其不足之處是對較小血管的顯示尚不及常規動脈造影清晰，但至少可以作為常規動脈造影的篩選性檢查，並可代替相當一部分常規血管造影。其發展方向是達到和超過常規動脈造影的分辨能力、減少造影劑用量、減少對病人的輻射損傷。它與CT及 MRI互相輔助，互相印證，而不能為CT、MRI所代替。
介入放射學 1967年馬戈利斯首先提出，其含義有兩種：①應用放射診斷學的器械、技術和方法，達到治療疾病的目的；②應用放射診斷學技術作為導向穿刺手段，取得組織學（包括病理組織學）、細胞學、細菌學、生物化學和生理學資料，以進一步明確疾病的診斷。它不同於不用放射診斷技術導向的穿刺活檢。
介入放射學的范圍很廣，包括內臟及血管的栓塞療法，區域性藥物灌療法（止血、腫瘤化學治療及溶栓治療）、血管擴張成形術、穿刺抽吸活體組織檢查、各種經皮穿刺置管引流和造瘺、結石和體內管道狹窄的處理等。其適應范圍仍在擴展中，能解決許多診斷和治療上的難題，成為臨床診療中不可缺少的手段。其主要優點是能解決許多用一般外科手術不能解決的問題。介入技術不但能解決一些疾病的診治問題，而且方法簡便，危險性不大，效果良好。以肝動脈栓塞治療晚期肝癌為例，單純栓塞治療1年生存率為51％（日本山田，739例），2年為24％，3年為15％，5年為6％；而未經治療的肝癌病例平均存活時間僅為4個月。又如對腎癌的治療常規，一般均先采用術前栓塞治療，再進行手術切除，手術時出血少，效果好。不能進行手術者可繼續行栓塞治療。有的報告栓塞物內加入放射性125I(125碘)的微小顆粒，利用其低能γ射線從腫瘤內部進行放射治療，可以提高腎癌患者的存活率。介入放射學技術正在迅速發展中。