放射性自显影的基本原理是样品中的放射性使照相乳胶中的卤化银晶体感光，形成潜影，经显影和定影，形成图像。借助感光银颗粒所在的部位和强度，通过影像分析，能准确地判断放射性示踪剂的分布部位和含量（半定量）。这种技术得到的图像，称为放射自显影像。

放射性自显影技术是1946年由L.F.贝朗格和C.P.勒布朗创立的。随着放射自显影技术的发展，在医学上，它已被广泛地应用到药理学、遗传学、分子生物学、生物化学、血液学、内分泌学及肿瘤等学科的研究和临床应用。放射性自显影不但能在形态的基础上观察功能的变化，还能精确地测量实验样品中放射性物质的分布（包括细胞内放射物质的分布，已能进行分子水平的测定），分辨率好，灵敏度高，所用的放射性物质极微量，记录逼真确切，且能保存相当长时间。更重要的是，其操作简单易行，不一定需要复杂昂贵的设备。因此，放射性自显影已成为实验核医学中不可缺少的重要技术，为生物医学等领域的研究提供了一个重要的工具。

要求感光材料对核辐射的灵敏度高、卤化银晶体细而均匀、对暗室中的安全光有一定的耐受性。适合放射自显影的感光材料主要是核乳胶、氚片和X射线片。增强感光材料灵敏度的措施是磷屏成像。

能量低、射程短、半衰期长的核素能给出较高的分辨率。一般能用于自显影的放射性核素，除β衰变（³H、¹⁴C、³⁵S、³²Ca、³³P）和β、γ衰变（¹³¹I）核素外，还有以电子俘获衰变的核素（¹²⁵I、⁵¹Cr）和γ跃迁的核素（^99mTc）等，它们发射的俄歇电子和内转换电子也可形成较好的自显影图像。例如将¹²⁵I注入体内可观察碘在甲状腺内的碘代部位及过程。又如把³H标记的胸腺嘧啶苷或氨基酸注入体内，可以研究细胞内DNA合成及蛋白质合成及其代谢过程。也可用液体闪烁计数器对细胞或匀浆的放射性强度进行定量研究。

将放射性同位素或放射性同位素的标记物注入动物体内或加入培养基中，间隔一定时间取材，制成标本（如切片），在暗室中于标本的上面涂以液体原子核乳胶，置暗处曝光，数日后再经显影和定影处理，或经染色后光镜观察，在放射性同位素或其标记物存在的部位，溴化银被还原成黑色的微细银颗粒。也可在电镜下观察，则称之为电镜放射自显影术。由此，可获知被检物质在机体、组织与细胞内的分布、数量及代谢路径。