Klasicky, provést radioimunoesejí, známé množství antigenu je vyroben radioaktivní, často spolu s gama-radioaktivní izotopy jódu, jako je 125-I, připojené k tyrosin. Tento radioaktivně značený antigen se pak smísí se známým množstvím protilátky pro tento antigen a v důsledku toho se oba specificky váží na sebe. Poté se přidá vzorek séra od pacienta obsahujícího neznámé množství stejného antigenu. To způsobí, že neoznačený (nebo „studený“) antigen ze séra konkuruje radioaktivně značenému antigenu („horký“) pro místa vazby protilátek. Jako koncentrace „studené“ antigen se zvýší, více se váže na protilátky, přemísťovat značeného varianta, a snížení poměru protilátek vazbou značeného antigenu volného značeného antigenu. Vázané antigeny se pak oddělí a radioaktivita volného (nevázaného) antigenu zbývajícího v supernatantu se měří pomocí gama čítače.
Tato metoda může být použita pro jakékoliv biologické molekuly v zásadě a není omezen na antigenů v séru, není to ani nutné použít nepřímou metodu měření volného antigenu namísto přímého měření zachycený antigen. Například, pokud je to žádoucí nebo není možné, aby značení antigenu nebo cílové molekuly zájmu, RIA může být provedeno, pokud dvě různé protilátky, které rozpoznávají cílové jsou k dispozici, a cíl je dostatečně velký (např. bílkoviny) na současné více epitopy na protilátky. Jedna protilátka by byla radioaktivně značena, jak je uvedeno výše, zatímco druhá by zůstala nemodifikovaná. RIA by začínala“ studenou “ neoznačenou protilátkou, která by mohla interagovat a vázat se na cílovou molekulu v roztoku. Výhodou této neznačené protilátky je imobilizován v některých způsobem, jako spolu na agarózovém korálky, potažený na povrchu, atd. Dále může“ horká “ radioaktivně značená protilátka interagovat s prvním komplexem protilátky-cílové molekuly. Po rozsáhlé praní, přímé množství radioaktivního protilátky vázané se měří a výši cílové molekuly kvantifikovat porovnáním referenční částka testovány ve stejnou dobu. Tato metoda je v zásadě podobná neradioaktivní sendvičové metodě ELISA.