Elle consiste en l'injection intraveineuse d'un isotope radioactif associé ou non, à une molécule vectrice qui va se fixer sur les tissus musculaires proportionnellement au débit sanguin local. On observe alors avec une gamma caméra la fixation du produit sur le myocarde et plus particulièrement sur le ventricule gauche. L'observation d'un défaut de fixation sur l'une des parois est le signe d'une ischémie.
Un test de stimulation est systématiquement réalisé avant l'injection du traceur, en général une épreuve d'effort, et à défaut l'injection d'un médicament qui simule l'épreuve d'effort. Si cette première partie est strictement normale, la deuxième partie, c'est-à-dire l'examen au repos, n'est parfois pas réalisée.
On peut utiliser deux types de traceurs différents :
- le thallium 201 (201Tl) sans vecteur ;
- les marqueurs technétiés : technétium 99m (99mTc) associé à un vecteur, soit le MIBI, soit le Myoview (Tétrofosmin).