پیشرفت ها در تصویربرداری سرطان از تشخیص و اندازه گیری ضایعه، به سمت ارزیابی کمی فرایندهای متابولیک و فعل و انفعالات سلولی و ملکولی با سرعت بالا در حال انجام است. استرومای تومور به عنوان یک عامل اساسی در پاتوفیزیولوژی تومور نقش مهمی را در استراتژی های درمانی و هدف قرار دادن محیط ریزتومور بازی می کند. از همین رو کنترل موفقیت آمیز سرطان نیازمند بررسی برهم کنش های پیچیده سلولی و ملکولی در بافت سرطان می باشد. ادغام پیشرفت های صورت گرفته در زیست شناسی ملکولی، شیمی سنتتیک و تکنیک های تصویربرداری، تشخیص بر پایه تصویربرداری را به سمت حوزه ملکولی –,عملکردی سوق داده است. بنابراین علم تصویربرداری به دنبال یافتن برنامه های کاربردی در تحقیقات علوم پایه، پیش بالینی و مطالعات ترجمانی سرطان می باشد. تصویربرداری هسته ای، تصویربرداری نوری و تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) از ابزارهای اولیه هستند که برای تشخیص سرطان در حال توسعه می باشند. این تکنیک ها به واسطه رشد و پیشرفت پروب های ملکولی که اخیرا برای ثبت خصوصیات ملکولی و فیزیولوژیکی در داخل بدن بهبود یافته اند، در حال توسعه می باشند. در این مطالعه به مروری بر تکنیک های تصویربرداری ملکولی و پروب های رایج و همچنین استراتژی های به کارگیری آن ها می پردازیم.