Meditsiiniline kiirgusfüüsik uurib ja rakendab radioaktiivseid materjale seadmetes, mis on ette nähtud patsientide tervisehäirete, näiteks vähi raviks. Need töötajad täiustavad praegust kiirgustehnoloogiat ja loovad uuenduslikke alternatiive. Lisaks teeb meditsiinikiirgusfüüsik koostööd tehnikutega, et tagada radioaktiivsete seadmete, sealhulgas röntgeniseadmete ohutu kasutamine ja hooldus.
Õiges koguses radioaktiivsed materjalid võivad aidata patsientidel parandada nende eluvõimalusi, viies vähi kasvajad remissiooni. Meditsiinikiirgusfüüsik peab rakendama oma teaduslikku tausta katsetades erinevaid radioaktiivsete materjalide suhteid; õigesti arvutatud kiirgustase aitab patsienti, samas kui vale või ülemäärane kiirgustase võib patsienti kergesti vigastada või põhjustada surma.
Kiirituse kohaletoimetamine patsiendile on veel üks tegur, mida kiirgusfüüsik peab arvestama. Need teadlased peavad looma patsiendile mugava raviasendi, näiteks lamama või istuma toolil. Sõltuvalt patsiendi üldisest seisundist peab kiiritus olema võimeline katma inimest täielikult või ainult teatud ala. Füüsikud peavad optimeerima parimat ravi, hoides samal ajal peamise kaalutlusena inimlikku mugavust.
Kuna tehnoloogia paraneb jätkuvalt, muutuvad uued seadmed ja ravivõimalused elujõuliseks; meditsiiniline kiirgusfüüsik peab suutma muuta praeguseid masinaid ja luua uusi kiirgusseadmeid, et aidata rohkem patsiente. Alternatiivina praegustele materjalidele võib olla saadaval uus radioaktiivne segu. Füüsikud peavad katsetama uut alternatiivi; ta otsustab, kas see sobib laialdaseks kasutamiseks või ainult teatud ravivajaduste jaoks.
Kiirgust kasutatakse ka paljudes muudes rakendustes, näiteks tavalises röntgenikiirguses. Füüsikud teevad koostööd röntgenitehnikutega tagamaks, et nad mõistavad kiirguse hulka, mis on vajalik arstide jaoks selge pildi tegemiseks. Lisaks annab meditsiinikiirgusfüüsik tehnikutele röntgeniaparaadi töötamise ajal nende ohutusparameetrid. Näiteks võib tehnikule anda korralduse jääda röntgenitöö ajal paksu seina taha, et vältida pidevat kokkupuudet kiirgusega.
Koos individuaalse juhendamisega võib füüsik pidada loenguid tehnikute rühmale ja muule personalile ohutu kiirgustaseme kohta. Lisaks värskendavad füüsikud kogu personali iga kord, kui ohutusparameetrid muutuvad, näiteks seisavad kiirgusmasinast 6 jala (1.88 meetri) kaugusel, mitte 4 meetri kaugusel. Iga töötaja peaks olema teadlik liigse kiirguse ohtudest ja selle mõjust inimkehale; aastaid meditsiinitööstuses töötanud töötajad võivad ohutusnäitajate mittejärgimisel olla vastuvõtlikud kiirgusmürgistusele.