目的：为借助分子影像技术提高抗肿瘤药物研发效率、降低研发成本提供参考。方法：以“分子影像技术”“药物研发”“肿瘤诊断”“生物标志物”等为关键词，通过检索和筛选中国知网、中国国家图书馆、PubMed、Web of Science等数据库收录的2017年4月以前发表的分子影像技术用于抗肿瘤药物研发的最新文献，进行整理、归纳和综述。结果与结论：近年来分子影像技术已取得重大进展，正越来越广泛地应用于抗肿瘤药物研发，并在药物生物分布标志物（药物由血液循环运送到体内各脏器的过程）、药效学生物标志物（药物对机体的作用及作用机制）、疾病生物标志物（用于疾病诊断、判断疾病分期或者用来评价新药或新疗法在目标人群中的安全性及有效性）及患者选择生物标志物（识别可能对治疗有反应的患者，指导治疗）等方面发挥重要作用。分子影像技术的成功应用，有望提高抗肿瘤药物开发全链条的效率和收益，其潜在价值有待进一步开发。