磁共振现象为成像技术提供了一种全新思路：将人体置于特殊磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量；在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被人体外的接收器收录，经电子计算机处理获得图像。
许多原子核的运动类似“自旋体”，不停地以一定的频率自旋。如果把物体放置磁场，原子核可以在磁场中旋转。磁场的强度和方向，决定原子核旋转的频率和方向。在磁场旋转的原子核有一个特点，即可以吸收频率与旋转频率相同的电磁波，使原子核的能量增加；当原子核恢复原状时，就会把多余的能量以电磁波的形式释放出来；用适当的电磁波照射它，然后分析它释放的电磁波，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此绘制物体内部精确的立体图像。
水约占人体体重的2/3，在人体不同组织和器官中，水分比例不一样。有趣的是，许多疾病的病理过程会导致水分变化，而这种变化恰好能在磁共振图像中反映出来。因为水由氢和氧原子构成，氢原子能够起到类似显微指南针的作用。在身体暴露于一个强磁场，无线电波的脉冲传递到位后，原子核的能量便开始改变。在脉冲之后，原子核返回先前的状态，一个共振波便发射出来。这样，原子核振荡的微小变化就可以探测出来。通过先进的计算机编程，可以创建一个包括不同水含量和水分子运动的反映组织化学结构的三维图像。从而在被观察的身体部位产生非常清晰的组织或器官图像，有利于弄清疾病的病理变化。
由于磁共振成像与X射线、CT等原理完全不同，故对人体没有损害，几乎适用于全身各系统不同疾病的检测；尤其对颅脑、脊椎和脊髓疾病的检测，更能显示它优于CT。它可以不用血管造影剂即显示血管结构，故对血管、肿块、淋巴结和血管结构之间的鉴别更加独到。它对软组织的分辨能力高于CT数倍，能够敏感地检测出组织成分中水含量的变化，因而常比CT更有效亦更早地发现病变。磁共振成像技术的优越性，使得这项新的影像学技术越来越显示出强大的生命力。