放射性核素在放射免疫分析（Radioimmunoassay, RIA）中的主要作用是作为标记物，用于标记抗原或抗体。通过这种标记方式，可以精确地检测和测量样品中特定抗原的浓度。具体来说，在RIA技术中，首先将具有高特异性的放射性核素结合到已知量的标准抗原上形成标记抗原。然后，将这些标记抗原与待测样本中的非标记抗原竞争有限数量的特异性抗体位点。由于放射性核素发出的射线可以被探测器检测到，因此可以通过测量未结合（游离）和结合状态下的放射活性差异来推算出样品中目标抗原的浓度。
这种方法具有高度敏感性和准确性，适用于微量物质如激素、药物及某些蛋白质等的测定。此外，由于标记过程不会改变抗原或抗体的基本性质，保证了检测结果的真实可靠。然而需要注意的是，在实际操作过程中必须严格遵守安全规范以防止放射性污染和对人体造成伤害。
