不管是用于化学的核磁共振光谱仪,还是医学领域的核磁共振成像仪,基本原理都是一样的:原子核在磁场作用下发生能级分裂,在射频脉冲作用下产生能级跃迁,从而产生信号。虽然其机理看着很像吸收光谱(absorption spectroscopy),但是其信号接收方式与吸收光谱很不一样,因为信号探测器不直接检测射频电磁波信号的吸收值,而是检测进动的宏观磁矩在探测器线圈中感应产生的电流,这倒是有点类似于发射光谱的原理;宏观磁矩在射频脉冲消失后会发生衰减,从而导致探测到的信号也是衰减的,这被称为自由感应衰减(Free Induction Decay,FID)信号。经过傅利叶变换,FID信号可以被转变为核磁共振光谱,而通过探测人体的氢原子核(人体含水65%,而水中氢含量是11%,如果考虑到其他含氢的物质,人体含有的氢原子总质量高达体重的10%,Composition of the human body)的核磁共振参数可以构建出人体的结构,因为不同结构的氢原子的化学环境不同,导致其核磁共振的参数也有所不同。高灵敏度(或高分辨率)有助于获得高清晰度的MRI图片,而这依赖于高磁场强度。这也是为什么强磁场的相关研究很重要的一个原因。