Zarówno tomografia komputerowa, jak i konwencjonalne zdjęcia rentgenowskie wykonują zdjęcia wewnętrznych struktur ciała.
W konwencjonalnych promieniach rentgenowskich struktury zachodzą na siebie. Na przykład żebra pokrywają płuca i serce. Na zdjęciu rentgenowskim struktury medyczne są często zasłaniane przez inne narządy lub kości, co utrudnia postawienie trafnej diagnozy. Na obrazie tomografii komputerowej zachodzące na siebie struktury są eliminowane, dzięki czemu wewnętrzna anatomia jest bardziej widoczna i szczegółowa.
Podczas takiego obrazowania lampa rentgenowska obraca się wokół pacjenta, dzięki czemu można pobierać wiele obrazów pod różnymi kątami.
Obrazy te są przechowywane na komputerze, który analizuje je w celu utworzenia nowego obrazu z usuniętymi strukturami pokrywającymi. Obrazy tego typu umożliwiają radiologom i innym lekarzom identyfikację struktur wewnętrznych i zobaczenie ich kształtu, rozmiaru, gęstości i tekstury. Te szczegółowe informacje mogą posłużyć do ustalenia, czy istnieje problem medyczny, określenia zakresu i dokładnej lokalizacji nieprawidłowości oraz ujawnienia innych ważnych szczegółów, które mogą pomóc lekarzowi w wyborze najlepszej metody leczenia. Badanie za pomocą tomografii komputerowej, które nie wykazuje żadnych nieprawidłowości, nadal dostarcza użytecznych danych. Nowoczesne skanery uzyskują te informacje w ciągu kilku sekund, a czasem w ułamkach sekundy, w zależności od rodzaju badania. Korzyści tomografii komputerowej obejmują skuteczniejsze postępowanie medyczne poprzez szybkie określenie, kiedy konieczne są operacje i jakiego rodzaju, poprawę diagnostyki i leczenia raka i innych chorób, ograniczenie konieczności wykonywania operacji i inwazyjnych badań rozpoznawczych, oraz skrócenie czasu hospitalizacji. Już na izbie przyjęć szpitala pacjentów można szybko przeskanować, a tomografia komputerowa pomoże lekarzom szybko ocenić ich stan i nieprawidłowości. Konieczna może być pilna operacja, aby zatrzymać krwawienie wewnętrzne, a obrazy tomografii komputerowej pokazują chirurgom dokładnie, gdzie mają operować.