同位素是具有相同原子序数的同一化学元素的两种或多种原子之一，在元素周期表上占有同一位置，化学行为几乎相同，但原子质量或质量数不同，从而其质谱行为、放射性转变和物理性质(例如在气态下的扩散本领)有所差异。
同位素标记物已经广泛应用于医学、生命科学、能量代谢、农业科研、环境科学、分析测试、激光器、核电方面、半导体芯片的领域
1.同位素标记物在医学领域中的应用
稳定性同位素产品目前已广泛应用于医学领域的临床研究、多种疾病的诊断与鉴别、病情判断、治疗效果评价、脏器功能研究和新药开发等方面，如 PET诊断、13C-尿素呼气法检测、肿瘤治疗（硼中子捕获疗法）、药物研究等。
2.同位素标记物在生命科学领域中的应用
核磁共振（NMR）和质谱（MS）波谱研究不同蛋白质种群的结构、功能等需要稳定性同位素整合技术，其中包括同位素编码亲和标记方法（ICATTM）、细 胞培养中氨基酸稳定同位素标记技术（SILAC）、目标蛋白的绝对定量分析方法（AQUATM）等。稳定性同位素通过生物代谢引入、酶解引入或化学性引入 到蛋白质等生物大分子中，通过大型仪器分析后选用分子生物学软件处理可以得到生物大分子的结构图。
3.同位素标记物在能量代谢领域中的应用
能量代谢研究集中在运动医学、儿童营养、食物营养以及减肥、宇航员饮食等方面。采用稳定性同位素示踪法是研究新陈代谢的方法之一，常用稳定同位素有2H、 15N、    13C、18O等。例如采用2H和18O标记的双标记水［Doubly labeled water (DLW)］技术是一种评价人体能耗量大小的新方法，此方法已初步应用于体育科学领域的实验室研究和场地研究中，是目前评价能量代谢最准确的方法。
4.同位素标记物在农业科研领域中的应用
稳定性同位素15N、13C广泛应用于植物生理生化研究、土壤与植物营养研究、植物保护研究、水稻、花卉、农产品等作物的改良研究、草地的氮素循环研究等 方面。在农业上应用的稳定性同位素产品大部分为低丰度产品。低丰度的15N标记尿素、15N标记硫酸铵、15N标记硝酸铵、15N标记氯化铵等无机盐类是 比较常用的肥料示踪剂。