Dzięki temu badaniu można rozpoznać schorzenia, które charakteryzują się zmianami w przepływie krwi, takie jak: udar mózgu, stany otępienne w otępieniu naczyniowym, czołowo-skroniowym i chorobie Alzheimera, ogniska padaczkowe, uszkodzenia tkanki mózgowej w urazach czaszkowo-mózgowych, zwężenie tętnicy szyjnej.
Zaburzenia psychiczne Badania SPECT znajdują zastosowanie również w psychiatrii. Dzięki temu, że umożliwiają badanie funkcji mózgowych poprzez przepływ mózgowy krwi, można wykryć wiele zaburzeń psychicznych. Zdjęcia uzyskane w ramach tego badania w ramach analizy porównuje się z obrazami przedstawiającymi znane przypadki chorób i zaburzeń, co pozwala na dostrzeżenie podobieństw zachodzących procesów biologicznych. W ten sposób można wykryć zaburzenia już we wczesnych fazach ich występowania.
Pozwalają na wykrywanie m.in. chorób naczyń mózgowych, demencji (nawet we wczesnych fazach), stanów zapalnych (pozwalających na wykrycie zapalenia mózgu czy encefalopatii związanej z zakażeniem wirusem HIV), zaburzeń ruchu, depresji, schizofrenii, niestabilności emocjonalnej, problemów z pamięcią, zespołu nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD), dysleksji.