深入理解核磁共振需要復雜的量子物理知識，這里進行一個深入淺出的介紹。
在MRI（磁共振成像）中，磁場和無線電波脈沖相結合，從身體的氫原子中獲得獨特的醫學反應。因為人體主要由水組成，這意味著體內的大量原子是氫原子。氫原子的核磁性對MRI的主磁場以及它發出的無線電波做出反應 。
在每個氫原子的原子核中，都有一個帶正電的質子圍繞一個軸旋轉。這種旋轉會產生自己的微小磁場，使質子擁有自己的北極和南極。
在正常情況下，這些氫質子的旋轉軸取向很隨機。有電流的地方就會存在著磁場。因此，單個氫質子類似于一個通電線圈，可以看成是一個小磁體。正常情況下，氫質子的自旋是雜亂無章的，處于無序排列，其宏觀磁矩為零。
MRI掃描儀本質上是一塊巨大的超導磁鐵，激活磁場，氫質子的軸會與更強大的磁場重新對齊。其中大約一半面向磁場方向，大約另一半面向相反方向。在低能級（質子的南極面向磁場的北）中排列的原子多一些。那些少數“剩余”質子是MRI 掃描儀將使用的質子。
每個被檢查者都有一個射頻線圈，靠近被掃描的身體部位。該線圈是一種無線電收發器，可以通過射頻(RF)波與氫原子進行通信。這些波的頻率與常見FM電臺的頻率接近。技術人員使用該線圈向被檢查的身體部位發送射頻脈沖。脈沖經過精確定時以實現氫質子的共振。
質子吸收脈沖能量，導致它們在軸上翻轉——仍然與磁場一致。當射頻脈沖停止時，質子釋放吸收的能量，返回到它們之前的排列，并在此過程中將信號發射回線圈。信號變成電流，掃描儀將其數字化。一個區域中的水含量越低，向射頻線圈發射信號的氫質子就越少。不同的信號強度會轉化為不同的灰色陰影，放射科醫生將其識別為不同類型的骨骼和組織。
副作用
MRI掃描不同于CT掃描和X射線，因為它不使用潛在有害的電離輻射?；颊咴贛RI掃描中出現副作用的情況極為罕見。
