Kliinisen fysiologian ja isotooppilääketieteen osastoilla/laboratorioissa mitataan potilaan elintoimintoja, niiden säätelyä ja yhteyttä potilaan oireisiin. Käytettyjä menetelmiä ovat elimistön sähköisten, mekaanisten ja aineenvaihdunnallisten tapahtumien mittaaminen ja seuranta levossa sekä erilaisten kuormitusten ja altistusten yhteydessä kertamittauksina tai vuorokausiseurantoina. Isotooppitutkimuksissa elimistöön viedyn radiolääkkeen kulkua seurataan gammakameralla. Periaatteessa lähes mikä tahansa aine voidaan leimata radioisotoopilla, jolloin päästään tutkimaan eri elinten ja kudosten toimintaa ei-invasiivisesti ja fysiologisesti. Isotooppitutkimusten toiminnallinen tieto yhdistetään usein muiden kuvantamismenetelmien rakenteelliseen tietoon.

Bioanalyytikon toimenkuvaan ko. osastoilla sisältyvät kaikki potilastutkimuksen vaiheet potilaalle/ lähettävälle osastolle suunnatusta tutkimukseen liittyvästä ennakko-ohjauksesta tuloksen arviointiin ja tiedottamiseen. Työn päivittäinen sisältö keskittyy kuitenkin itse tutkimusten valmisteluihin, niiden toteuttamiseen ja saatujen tulosten kokonaisarviointiin ja laadunvarmistukseen. Ominaista työlle ovat runsaat ja pitkäkestoisetkin potilaskontaktit tutkimusten toteuttamisessa. Ne vaativat hyviä vuorovaikutus- ja yhteistyötaitoja sekä tilanteiden hallintakykyä.

Kliinisen fysiologian ja isotooppilääketieteen osastot/laboratoriot voivat toimia yhdessä toistensa kanssa tai täysin erillisinä yksikköinä. Näillä osastoilla tehdään moniammatillista yhteistyötä bioanalyytikkojen, röntgenhoitajien, sairaanhoitajien, lääkärien ja fyysikoiden kesken.