PET स्कैनर द्वारा एकत्रित अपरिष्कृत आंकड़े 'संयोगी घटनाओं' की एक सूची होती है जो एक जोड़े डिटेक्टरों के द्वारा लगभग एक साथ हुए विनाशक फोटोनों के पहचान का प्रतिनिधित्व करती है। प्रत्येक संयोगी घटना, ऐसे दो डिटेक्टरों जिनके साथ पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन हुआ, को जोड़ने वाली एक रेखा का प्रतिनिधित्व करती है। उच्च समय रेज़ल्युशन वाली आधुनिक प्रणालियां भी एक तकनीक ("टाइम-ऑफ़-फ्लाईट" नामक) का उपयोग करती हैं जिसमें वे और अधिक सटीकता पूर्वक दोनों फोटोन के पहचान के बीच के समय को निर्धारित करती है और इस प्रकार वह पूर्व उल्लेखित रेखा को लगभग 10 सेमी तक कम करने में सक्षम होती है।

संयोगी घटनाओं को सीनोग्राम नामक प्रक्षेपण छवियों में बांटा जा सकता है। सीनोंग्राम को प्रत्येक दृश्य और झुकाव के कोण को देखते हुए वर्गीकृत किया जा सकता है, बाद वाले को 3D केस छवि में. सीनोग्राम छवियां, कंप्युटेड टोमोग्राफी (CT) स्कैनर द्वारा खींचे गए प्रक्षेपण के अनुरूप होती हैं और ठीक ऊसी तरीके से पुनर्निर्मित की जा सकती है। हालांकि, आंकड़ों की सांख्यिकी, संचरण टोमोग्राफी के माध्यम से प्राप्त आंकड़ों से बहुत बदतर होती है। एक सामान्य PET डेटा सेट में पूरे अधिग्रहण के लिए लाखों गिनती होती हैं, जबकि सीटी (CT) में कुछ अरब तक गिना जाता सकता है। वैसे, CT डेटा के मुकाबले, PET डेटा बिखराव और अनियमित घटनाओं से बहुत अधिक नाटकीय रूप से पीड़ित रहते हैं।

प्रायोगिकता में, डेटा का काफी मात्रा में पूर्व-प्रक्रमण आवश्यक होता है जैसे - अनियमित संयोगों का सुधार, बिखरे फोटोनों का अनुमान और घटाव, डिटेक्टर के रुके हुए समय का सुधार (एक फोटोन के पहचान के पश्चात, डिटेक्टर का फिर ठंडा होना आवश्यक होता है) और डिटेक्टर की संवेदनशीलता में सुधार (अन्तर्निहित डिटेक्टर की संवेदनशीलता और घटना के कोण के कारण संवेदनशीलता में बदलाव, दोनों के लिए होती है)। 

वापस छनित प्रक्षेपण (फिल्टर्ड बैक प्रोजेक्शन) (FBP) का प्रयोग, प्रक्षेपण से छवियों का पुनर्निर्माण करने के लिए अक्सर किया जाता है। इस एल्गोरिथ्म में सरल होने का फायदा है, साथ ही इसमें कंप्यूटिंग संसाधनों की कम ही आवश्यकता है। हालांकि, पुनर्निर्मित छवि में अपरिष्कृत डेटा में शॉट शोर काफी होता है और उच्च अनुरेखक उद्ग्रहण के क्षेत्र, छवियों के चारों ओर लकीर बनाते हैं।

आवर्ती एक्सपेक्टेशन-मैक्सीमाइज़ेशन एल्गोरिथ्म अब पुनर्निर्माण के पसंदीदा तरीके हैं। इसमें यह लाभ है कि एक बेहतर शोर रूपरेखा और लकीर त्रुटियों के प्रति प्रतिरोध है जो FBP में नहीं है, लेकिन हानि यह है कि इसमें उच्च कंप्यूटर संसाधन की आवश्यकता होती है।

क्षीणन सुधार: चूंकि भिन्न LOR के लिए ऊतक की विभिन्न मोटाई को पार करना जरुरी होता है, फोटोनों को अलग तरीके से तनूकृत किया जाता है। नतीजतन, शरीर की गहराई में संरचनाएं मिथ्या रूप में निम्न अनुरेखक उद्ग्रहण के साथ पुनर्निर्मित होती हैं। समकालीन स्कैनर, एकीकृत एक्सरे CT उपकरण का उपयोग करते हुए क्षीणन का अनुमान लगा सकते हैं, हालांकि पहले के उपकरण, गामा किरण (पॉज़िट्रॉन उत्सर्जित) स्रोत और PET डिटेक्टरों का उपयोग करते हुए CT का अपरिष्कृत रूप पेश करते थे।

जबकि क्षीणन-परिष्कृत छवियां आम तौर पर अधिक सटीक प्रदर्शन होती हैं, खुद सुधार प्रक्रिया ही महत्वपूर्ण त्रुटियों के प्रति संवेदनशील है। नतीजतन, संशोधित और असंशोधित, दोनों ही छवियों को हमेशा पुनर्निर्मित किया जाता है और एक साथ पढ़ा जाता है।

2D/3D पुनर्निर्माण : प्रारम्भिक PET स्कैनर में संसूचक का केवल एकल रिंग होता था, इसीलिए डाटा का अभिग्रहण और अनुवर्ती पुनर्निर्माण एकल अनुप्रस्थ प्लेन को प्रतिबंधित करता था। अधिक आधुनिक स्कैनर में अब कई रिंगों को शामिल किया गया है और अनिवार्य रूप से संसूचको की एक सिलेंडर बनाई गई है।

उस प्रकार के एक स्कैनर से डाटा के पुनर्निर्माण करने के दो दृष्टिकोण हैं: 1) प्रत्येक रिंग को एक अलग इकाई के रूप में समझें, ताकी रिंग के भीतर संयोग को संसूचित कर सके, प्रत्येक रिंग के छवि को व्यक्तिगत रूप से पुनर्निर्माण किया जा सकता है (2D पुनर्निर्माण), या 2) रिंग के मध्य और साथ ही रिंग के भीतर, संयोग को संसूचित करने की अनुमति दें, उसके बाद सम्पूर्ण मात्रा का एक साथ पुनर्निर्माण करें (3D)। 

3 डी तकनीक में बेहतर संवेदनशीलता होती है (क्योंकि अधिक संयोग का पता चलता है और उपयोग किया जाता है) और इसलिए कम शोर होता है, लेकिन यह तितर-बितर और यादृच्छिक संयोग के प्रभावों के प्रति अधिक संवेदनशील है, साथ ही साथ इसमें अधिक कम्प्यूटर संसाधनों की आवश्यकता होती है। उप-नेनोसेकेंड टाइम रेज़ल्युशन संसूचक का प्रार्दुभाव, बेहतर यादृच्छिक संयोग अस्वीकृति प्रदान करता है और इस प्रकार 3D छवि पुनर्निर्माण का समर्थन करता है।

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