核医学科（原称同位素室）始建于1960年，是全国开展此专业最早的医院之一，目前是西北地区规模最大，技术领先，开展诊疗技术最全的核医学专科之一。是国家早期批准设立的核医学专业硕士学位授予点，现为影像医学与核医学博士、硕士学位授予点。科室工作人员20人，其中副高职称以上5人，中级职称8人，主系列人员均取得硕士学位，博士学位比例达67%。科室下设三个专业组：核医学分子功能影像诊断；核素治疗和放射免疫分析。在131碘治疗甲亢、99mTc-MIBI肿瘤阳性显像及碘化油治疗肝癌方面分别于1998、1996年及2003年获省政府及省教委成果3项，主持国家自然科学基金4项，省部级基金12项。发表学术论文160余篇，其中SCI收录8篇。
　　在体外诊断诊断方面，放免分析已成系列化，涉及甲状腺激素、性腺激素、肿瘤标志物、糖尿病、肝纤维化指标，肾脏功能等临床检测。显像方面以优质的服务和严格的质量标准为临床提供及时准确的核医学功能影像资料，每年完成10000余例次影像检查。1994年在西北地区首次开展99mTc-MIBI肿瘤阳性显像，目前检查超过5000例。治疗方面。1960年开始进行131碘治疗甲状腺机能亢进症，目前甲亢治疗患者已超过13000例，而且50%以上的就诊患者来自省外，治疗效果及总例数居全国先进行列；1994年在西北地区率先开展153Sm-EDTMP治疗骨肿瘤，并在此基础上开展了转移性骨肿瘤的89Sr、188Re治疗；特别是根据国际和国内对分化性甲状腺癌治疗的新观点，经过老一辈的传承和三代人的努力，分化性甲状腺癌的131碘治疗已经成为该学科重要的治疗方向。以此逐步形成了全方位治疗模式，近年治疗患者覆盖整个中西部地区，东部地区和沿海省份患者慕名前来就诊人数也在增加，产生了良好的社会效益。
　　科室拥有进行检查、治疗所需全套先进设备，特别是2000年8月在全国首次引进GE公司最新多功能SPECT系统，可以同机进行ECT/CT图像融合及符合线路(PET)成像，将该科的检测技术提高到更新的层次。2010年 引进GE公司新一代经济型PET/CT，为这一现代高端影像设备临床应用的经济化、普及化提供了更经济和便捷的途径，使得这一技术真正成为普通老百姓用得起的通用医学影像平台，惠及全社会。
　　目前科室承担临床医学八年制、七年制、研究生和本科生等多个层次的核医学教学任务，同时以临床科研为主导，逐渐形成了以分子核医学为平台的临床肿瘤、甲状腺疾病及心血管疾病诊治为中心的研究及应用方向。