Una vez administrada la FDG, la radioactividad se acumula y es detectada por el explorador de PET por medio de los positrones, pequeñas partículas emitidas por FDG. Las células neoplásicas presentan un consumo elevado de glucosa. De este modo, la masa tumoral origina un aumento del metabolismo de la glucosa comparativamente superior al resto del tejido sano.

Es posible explorar todo el cuerpo humano, lo cual permite diagnosticar metástasis a distancia. Al estudiar los carcinomas de cabeza y cuello, el FDG-PET ayuda a detectar metástasis ocultas, principalmente en los ganglios linfáticos.

Los tejidos cicatrizales y necróticos no asimilan el FDG. La captación de FDG en los tejidos inflamados (neumonía, bronquitis, vasculitis) es inferior a la de lesiones neoplásicas malignas. No obstante, se han descrito falsos positivos en inflamaciones, infecciones y granulomas (sarcoidosis, tuberculosis, histoplasmosis).