Studium chemických a biologických látek i živých organismů metodami nukleární magnetické rezonance (NMR) poskytuje cenné informace o jejich chemickém složení i struktuře, prostorovém rozložení i dynamice látkových procesů. Jde o metodu spektroskopickou (MRS) i zobrazovací (MRI). Většina dnešních informací o chemické struktuře složitých biomolekul je získávána právě metodami NMR spektroskopie. Mezi nejcennější vlastnosti MRI v biomedicíně patří schopnost rozlišení měkkých tkání, možnost mapovat koncentrace různých druhů jader, ale i mapování dalších veličin (relaxační časy, difuzní koeficienty), atd. V porovnání se zobrazováním metodami CT vyniká MRI také tím, že nezatěžuje živé tkáně škodlivým rentgenovým zářením. Fyzikální podstatou jevů NMR je interakce mezi radiofrekvenčním elektromagnetickým polem a rezonančními kmitočty jader atomů, které zejména velmi citlivě odrážejí "chemické prostředí". Aplikační rozmanitost NMR experimentů je mimořádná a rozvoj mnoha nových možností této metodiky není ani zdaleka ukončen.

Studovaný objekt umístíme do supravodivého magnetu, kde na něj působí velmi silné a vysoce homogenní statické magnetické pole. Toto pole v objektu orientuje spiny atomových jader a tím ve vloženém objektu vytvoří jadernou magnetizaci. S pomocí dalších magnetických polí (korekční, gradientní a radiofrekvenční pole) a složitého počítačového zpracování dat získáme jako jeden z možných výsledků experimentu zobrazení objektu. Toto zobrazení představuje koncentraci atomových jader (v daném případě vodíku ¹H) v různých místech vzorku. Úpravou experimentu lze získat mnoho dalších informací.