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在藥物ADME的研究中，常用的放射性同位素包括14C、3H、32P、33P、35S、125I、131I等。隨著小型PET儀器的發展，利用11C、13N、15O、18F等放射性核素進行ADME研究的實例也日漸增多。在放射性示蹤劑的選擇上，應根據實驗目的、實驗周期以及操安全等幾方面綜合考慮，包括所選放射性同位素的射線類型、半衰期、放射化學純度、比活度、毒性及標記位置等。常用的放射性示蹤劑多為單一放射性同位素標記的化合物，有時為了實驗的特殊需要，也可以采用雙標記或多標記的放射性物質，但此時選用的標記原子較好是不同能量或發射不同類型射線的核素。常見的有14C/3H、14C/125I、125I/131I等。
低能量的14C和3H是藥物ADME研究中較常用的2種放射性核素，這2種核素的半衰期分別為5730年和12.35年，由于其半衰期長，在實驗周期中測得的數據一般不需要作物理半衰期的校正，便于測量及結果計算。再者，14C和3H兩種元素發射的β-射線能量較低，易于防護，并可用液閃技術測得，實驗操作及結果檢測十分方便。此外，14C和3H還可通過放射自顯影技術進行檢測，顯影清晰，這又進一步擴大了這2種核素的標記物在ADME研究中的應用。
藥學領域常用于示蹤的穩定性同位素，主要為2H、13C、15N、18O。嚴格來講，穩定性同位素是指某元素中不發生或極不易發生放射性衰變的同位素，如12C和13C均是碳的穩定性同位素，且在代謝研究中，“穩定性同位素”常用來表示天然豐度比較低的那一種穩定性同位素。碳在自然界中主要以12C的形式存在，13C僅占1.11%，氮元素則以14N為主，15N僅占0.37%。
在制備標記藥物前，先要選好合適的同位素作為標記元素并決定標記的位置。作為示蹤研究用的標記藥物要使標記的原子盡量能代表該藥物整個分子在生物體內的作用，并且要注意到藥物在體內可能發生的變化。在選用作為標記原子的同位素時應考慮到藥物分子的結構，同位素的半衰期，射線的能量，是否易把標記原子引入以及示蹤試驗的特殊要求等因素。較常用的同位素有14C、3H和35S；有時也采用32P、131I。
14C作為較常用的放射性核素通常標記在分子的骨架結構上，其標記位點較為穩定；3H易與周圍環境中的1H發生交換，導致比活度下降，因此穩定性不如14C；此外，3H相對于14C來說有較明顯的同位素效應，也在一定程度上限制了其應用。不過在一般的示蹤實驗中，由同位素效應引起的誤差常在實驗允許誤差內，可忽略不計。此外，考慮到3H標記物的合成較為簡便，因此在3H標記物能夠滿足實驗需求的情況下，也常選用3H標記物作為示蹤劑。
除以上，在標記位點的選擇時，還可利用計算機輔助代謝物預測技術(CAMP)預測化合物分子結構中的穩定部位。一般來說，應先考慮對分子結構中的芳香環或脂環上的C原子進行標記，而盡可能避免在羧基、羥基、巰基、氨基、亞氨基等活性部位進行標記。因為一旦這些不穩定基團脫離母體化合物，就失去了對母體藥物及主要代謝物的示蹤的能力。此外，標記位點還應遠離化學鍵斷裂位置，以避開同位素效應的影響。如果母體化合物在代謝過程中因化學鍵斷裂同時生成2個重要代謝產物，在母體化合物標記時可考慮采取雙標記技術。
