Isotopbehandling, i medisinen betegnelse for bruk av radioaktive isotoper til behandling av visse sykdommer. Enkelte isotoper konsentreres i sykt vev, og dette kan utnyttes dersom vedkommende vev ønskes bestrålt enten for å nedsette vevets funksjon eller for å få vevet destruert. Et eksempel på dette er bruken av radioaktivt jod til behandling av enkelte tilfeller av forhøyd stoffskifte når dette ikke kan reguleres ved operasjon eller annen behandling (thyreotoksikose, Basedows sykdom). I skjoldbruskkjertelen kan visse svulster som tar opp jod, være egnet for behandling med radioaktivt jod 131I.
Celler som vokser hurtig, opptar mer fosfor enn andre. Det radioaktive fosfor 32P kan derfor brukes til behandling av visse blodsykdommer der de syke cellene har for stor vekstintensitet (kronisk leukemi, polycytemi). Strontium-89 (89Sr), og samarium-153 (153Sm) tas opp i aktive benceller rundt spredning til skjelettet, og kan gi god smertelindring hos pasienter med skjelettspredning fra prostatakreft eller brystkreft. Isotoper kan også kobles til andre biologisk aktive substanser (antistoffer, cellegift) som derigjennom kan konsentreres til det vev eller organ som skal behandles. Avhengig av type isotop, og hvilken dose som er gitt, kan pasienten forbigående bli radioaktiv, slik at strålehygieniske hensyn må taes de første døgn etter behandlingen. Se også isotopundersøkelse.