Biologia W biochemii stosuje się często izotopy jako znaczniki. Wbudowuje się je celowo do cząsteczek chemicznych, a następnie tak „oznakowane” cząsteczki wprowadza się do organizmu, po czym dzięki detekcji emitowanego przez nie promieniowania gamma śledzi się ich rozmieszczenie oraz obecność w różnych związkach pośrednich. Umożliwia to badanie mechanizmów reakcji chemicznych oraz szlaków metabolicznych w organizmie. Najczęściej stosowanymi do tych celów izotopami są 14C i 15N. Ta sama metoda pozwala śledzić rolę i obieg mikroelementów w organizmach.
W badaniach środowiska naturalnego wykorzystują izotopy promieniotwórcze poprzez dodawanie ich śladowych ilości do emitowanych zanieczyszczeń. Dzięki temu można określić zasięg, rozprzestrzenianie i koncentrację odpadów od danego punktu emisyjnego. Jest możliwe także określanie kierunków przepływu powierzchniowych prądów wodnych, pomiary wód pochodzących z opadów deszczu i śniegu oraz prędkości i szlaki przepływ np. podziemnych rzek i innych ciągów wodnych.
Izotopy znajdują także zastosowanie w badaniu wpływu pestycydów i nawozów na organizmy żywe.