0,5-1% din populaţie are epilepsie. În general se tratează bine cu antiepileptice, dar sunt cazuri când crizele se pot anula doar prin îndepărtarea chirurgicală a ariei epileptogene. Prin utilizarea PET se poate observa şi localiza cu precizie focusul epileptic operabil la bolnavii tineri.
Cu ajutorul FDG PET devine posibilă diferenţierea unor demenţe faţă de tulburările cognitive cu etiologie diversă, fiindcă PET arată diferenţele specifice maladiei Alzheimer sau demenţa fronto-temporală. Este deosebit de important, faptul că prin recunoaşterea din timp a maladiei Alzheimer, cu ajutorul tratamentului cu medicamente se poate reduce efectiv evoluţia bolii.
În diagnosticul tumorilor cerebrale, examenul PET este de importanţă deosebită în primul rând în certificarea sau infirmarea recidivei bolii în faza următoare tratamentului primar de succes, sau în caz de nereuşită, pentru obţinerea unei certitudini obiective. Astfel de examene urmează mai ales după MR inconcludente. PET se mai utilizează în neuro-oncologie pentru evaluarea non-invazivă a gradului tumorilor, respectiv pentru desemnarea locului optim pentru biopsie. In tratamentul modern al tumoarelor cerebrale, PET/CT constituie baza dozimetriei prin definirea volumului ţintă, ceea ce este de folos radioterapiile prin iradierea externă, la tratamentul efectuat prin implantarea surselor radioactive si în cazul tratamentului Gamma Knife.