La tomographie d'émission de positons (TEP) est une technique d'imagerie cérébrale d'une importance considérable en neurologie clinique, ainsi qu'en recherche. Cet article décrit successivement : le principe et les applications de la TEP ainsi que les caractéristiques des différentes caméras disponibles ; les isotopes et radiotraceurs utilisés avec leurs avantages et inconvénients ; les méthodes de quantification et d'analyse de données et d'images TEP ; la complémentarité entre TEP et imagerie par résonance magnétique. Les principales applications de la TEP concernent l'étude du débit sanguin ; la mesure du métabolisme cérébral ; la mesure quantitative de paramètres de la neurotransmission ; et, depuis peu, la mesure des plaques amyloïdes et d'autres protéines.