同位素示踪法在农业中的应用可分为下列两类。
 
放射性同位素示踪

又分为3种类型:①利用同一元素的同位素化学性质相同的示踪试验。这类试验所采用的放射性示踪剂和研究对象二者的化学性质以及试验过程中所经历的化学和生物学反应都相同，如用放射性32P标记的过磷酸钙去追踪作物对磷肥吸收的研究就属此类。②利用放射性示踪剂和被研究对象完全物理混合的试验。二者的重量比在整个试验过程中保持不变。如在农药溶液中加入一定量可溶解于农药的短半衰期的放射性同位素，可用以测定飞机喷洒农药的分布范围。③利用放射性作标记的示踪试验。这类试验要求示踪剂在试验过程中牢固地和被追踪物结合在一起。如将放射性131I或60Co附加(通过喂食、喷洒、沾着等方法)在昆虫身上后释放，再在不同的时间和地点捕捉昆虫并检测其放射性，便可得知其迁飞的速度和分布范围。
 
稳定性同位素示踪

稳定性同位素是天然存在的不能探测到放射性的同位素。用以作为农业科学研究的示踪剂，具有下列优点：①没有放射性，适用于生物有机体的研究;②标记物的合成和处理较简单，同位素不会衰变，实验不受时间限制;③农业科学研究中最常用的稳定性同位素如13C、15N、18O等都无毒性,且是有机体的组成元素,氮和氧没有较长半衰期的放射性同位素,因而15N、18O是农学研究中唯一适用的示踪元素;④用质谱技术测定“同位素比值”，要比放射性示踪测定方便。基于这些优点，稳定性同位素示踪法已日益成为农学研究不可缺少的手段。如土壤科学中用以研究氮素转化、肥料氮在土壤中的移动和固定、氮的循环以及氮的利用和损失;生理研究中用以揭示植物蛋白质的形成过程、生物固氮和动物的氮代谢;生物工程中通过13C、15N等同位素标记核酸、核苷酸或核苷进行追踪,用以揭示DNA的重组和复制过程等。此外,还可利用13C、15N标记农药,研究其在作物和土壤中的残留和降解产物，利用18O研究土壤水分以及利用10B研究植物对微量元素硼的需要等。放射自显影术是定位地记录放射性物质在动、植物体内分布的方法。摄取了放射性物质的动、植物标本的表面，在与感光乳胶相接触后，感受了放射性的乳胶经显影加工，就能反映放射性在体内分布的影象。由于乳胶中的卤化银颗粒极其细小，且每一颗粒都独立地与放射性物质相作用，故影象能在细胞水平上(光学显微自显影)和亚细胞水平上(电子显微自显影)上反映，十分精确。此法常用于研究植物营养元素在土壤中的扩散和移动以及在土壤-根系界面上的积聚扩散方式,营养元素被植物吸收运转和代谢的过程，间、混种作物根系分布的图式、吸收作用的特点和排斥机制等。此外，由于放射自显影的直观显著特点，还特别适于研究作物对农药的吸收以及农药在植物体内的运转、分布和残留，研究病菌、害虫和作物的关系以及植物的抗性机制。在遗传工程中还可用此法直观地测定摄取异属 DNA片段并重组到细胞染色体的条件。在畜牧、兽医上,可用45Ca的放射自显影查明骨骼的生长过程，用131I和125I放射自显影研究甲状腺的碘代谢规律。