klassisesti radioimmunomääritystä varten tietty määrä antigeenia tehdään radioaktiiviseksi, usein merkitsemällä se tyrosiiniin liitetyillä jodin gamma-radioaktiivisilla isotoopeilla, kuten 125-I: llä. Tämän jälkeen tähän radioaktiivisesti merkittyyn antigeeniin sekoitetaan tunnettu määrä vasta-ainetta kyseiselle antigeenille, minkä seurauksena nämä kaksi nimenomaan sitoutuvat toisiinsa. Sitten lisätään potilaan seeruminäyte, joka sisältää tuntemattoman määrän samaa antigeenia. Tämä saa seerumin merkitsemättömän (tai ”kylmän”) antigeenin kilpailemaan radioleimatun antigeenin (”kuuman”) kanssa vasta-aineiden sitoutumispaikoista. Kun ”kylmän” antigeenin pitoisuus kasvaa, sitä sitoutuu enemmän vasta-aineeseen syrjäyttäen radioleimatun variantin ja vähentäen vasta-aineisiin sitoutuneen radioleimatun antigeenin suhdetta vapaaseen radioleimattuun antigeeniin. Tämän jälkeen sidotut antigeenit erotetaan toisistaan ja supernatanttiin jääneen vapaan(sitoutumattoman) antigeenin radioaktiivisuus mitataan gammalaskurilla.
tätä menetelmää voidaan periaatteessa käyttää mille tahansa biologiselle molekyylille, eikä se rajoitu vain seerumin antigeeneihin, eikä vapaan antigeenin epäsuoraa mittaustapaa tarvitse käyttää vangitun antigeenin suoran mittaamisen sijaan. Jos esimerkiksi ei ole toivottavaa tai ei ole mahdollista radiolaboroida kyseistä antigeenia tai kohdemolekyyliä, RIA voidaan tehdä, jos kaksi eri vasta-ainetta, jotka tunnistavat kohteen, on saatavilla ja kohde on riittävän suuri (esim.proteiini), jotta vasta-aineille voidaan esittää useita epitooppeja. Toinen vasta-aine merkittäisiin radioleimattuna kuten edellä, kun taas toinen pysyisi muuttumattomana. Ria alkaisi siitä, että” kylmän ” leimaamattoman vasta-aineen annettaisiin vuorovaikuttaa ja sitoutua kohdemolekyyliin liuoksessa. Mieluiten tämä merkitsemätön vasta-aine on immobilisoitu jollakin tavalla, kuten kytkettynä agaroosihelmeen, pinnoitettuna pintaan jne. Seuraavaksi ”kuuman” radioleimatun vasta-aineen annetaan vuorovaikuttaa ensimmäisen vasta-aine-kohdemolekyylikompleksin kanssa. Laajan pesun jälkeen mitataan sitoutuneen radioaktiivisen vasta-aineen suora määrä ja kohdemolekyylin määrä vertaamalla sitä samanaikaisesti määritettyyn viitemäärään. Menetelmä muistuttaa periaatteessa ei-radioaktiivista sandwich ELISA-menetelmää.