klasycznie, aby wykonać test radioimmunologiczny, znana ilość antygenu jest radioaktywna, często poprzez znakowanie go promieniotwórczymi izotopami jodu, takimi jak 125-I, przyłączonymi do tyrozyny. Ten znakowany radioizotopem antygen miesza się następnie ze znaną ilością przeciwciała dla tego antygenu i w rezultacie oba specyficznie wiążą się ze sobą. Następnie dodaje się próbkę surowicy pacjenta zawierającą nieznaną ilość tego samego antygenu. Powoduje to, że nieoznakowany (lub” zimny”) antygen z surowicy konkuruje z radioznakowanym antygenem („gorący”) o miejsca wiązania przeciwciał. Wraz ze wzrostem stężenia” zimnego ” antygenu, jego większa część wiąże się z przeciwciałem, wypierając radioznakowany wariant i zmniejszając stosunek radioznakowanego antygenu związanego z przeciwciałem do wolnego radioznakowanego antygenu. Związane antygeny są następnie oddzielane, a radioaktywność wolnego (niezwiązanego) antygenu pozostającego w supernatancie mierzy się za pomocą licznika gamma.
metoda ta może być zasadniczo stosowana dla dowolnej cząsteczki biologicznej i nie jest ograniczona do antygenów surowicy, ani nie jest wymagane stosowanie pośredniej metody pomiaru wolnego antygenu zamiast bezpośredniego pomiaru wychwytywanego antygenu. Na przykład, jeśli radioznakowanie interesującego antygenu lub cząsteczki docelowej jest niepożądane lub niemożliwe, RIA można wykonać, jeśli dostępne są dwa różne przeciwciała rozpoznające cel i cel jest wystarczająco duży (np. białko), aby przedstawić wiele epitopów przeciwciałom. Jedno przeciwciało byłoby znakowane radioizotopem jak wyżej, podczas gdy drugie pozostawałoby niezmienione. RIA rozpocznie się od” zimnego ” nieoznakowanego przeciwciała, które będzie mogło wchodzić w interakcje i wiązać się z cząsteczką docelową w roztworze. Korzystnie, to nieoznakowane przeciwciało jest w jakiś sposób unieruchomione, takie jak sprzężone z koralikiem agarozowym, powleczone do powierzchni itp. Następnie,” gorące ” znakowane radioizotopem przeciwciało może wchodzić w interakcje z pierwszym kompleksem przeciwciało-cząsteczka docelowa. Po intensywnym płukaniu mierzy się bezpośrednią ilość radioaktywnych przeciwciał i ilość cząsteczki docelowej określa się ilościowo, porównując ją z ilością referencyjną oznaczoną w tym samym czasie. Metoda ta jest zasadniczo podobna do nieradioaktywnej metody sandwich ELISA.