核磁共振现象是1946年被科学家发现的。起初，它主要被化学家和物理学家用于研究分子的结构。20世纪70年代以来，核磁共振技术与图像重建技术相结合，形成了核磁共振成像技术。由于它能对物体作无损伤探测，被誉为是探测某些不可打开的“黑箱”的钥匙。
一位病人感到右手右腿发麻，就到医院就诊。医生说，你得做核磁共振检查。病人到了检查室，躺在一张塑料制的床上。医生按动电钮，于是他被缓缓地移进一个巨型磁体的圆柱形空间中。医生开动机器，他听到一阵“啪啪”的响声。这响声是计算机改变磁场的强度而发出来的。大约经过20分钟，他又被移了出来。这时大夫已经得到了十多张照片。从照片上大夫清楚地看到他的大脑内一层一层的情况。
这些照片是怎么得到的呢？实际上，照片上的每一点都代表着大脑中水分子中氢原子核磁性的强弱。这些氢原子核就像是自然界置于人体内的天然探针。人们用核磁共振成像仪，获得了这些氢原子核探测到的结果，得到了大脑内部结构的图像。
对于磁性，我们并不陌生。我国古代的四大发明之一的指南针就是古人认识和利用磁性的结果。指南针的磁针有一个磁南极和一个磁北极。而我们生存的地球也是一个巨大的磁体，它也有磁南极和磁北极。指南针的磁南极与地球的磁北极互相吸引，指南针的磁北极与地球的磁南极互相吸引，因此指南针总是指示南北方向。研究表明，组成原子核的质子和中子也都有磁南极和磁北极，磁南极和磁北极总在一起不可分离。
科学家把一个磁南极与一个磁北极构成的整体叫磁矩。质子磁矩有两种取向，一种是与磁场平行，另一种是与磁场反平行，两种质子的能量不同，其能量的差与磁场强度成正比。用一束电磁波照射这些质子，当电磁波的能量恰好等于两种质子的能量之差时，能量低的质子（磁矩与磁场平行的质子）就会吸收电磁波的能量而变成能量高的质子（磁矩与磁场反平行的质子），这种现象就叫核磁共振。
1945年底，珀塞尔的小组成功地观测到固体石蜡中氢核的共振吸收，几乎同时，布洛赫小组也成功地观测到水中氢核的共振。凝聚态物质核磁共振的观测成功之后，许多科学家立即敏锐地感觉到，它可能在化学分析中有重要作用，可能带来巨大的商业利益。于是，很快便注册了第一个关于核磁共振的专利。从此开始了核磁共振研究和应用大发展的时期。1949年第一台商用核磁共振仪问世。
20世纪70年代初以来，核磁共振技术与图像重建技术相结合，形成了核磁共振成像技术。核磁共振成像技术能够给出人体分子结构和生化病理的有关信息，打破了X射线成像技术只能提供有关组织的断层解剖结构信息的局限。现在，这种图像技术已应用到临床诊断和其他医学领域的研究中。