核磁共振已在众多领域中有了广泛的应用。从技术手段上讲，核磁共振的应用主要有两个方面： 核磁共振波谱应用和核磁共振成象的应用。

所谓核磁共振波谱，实际上是吸收率（纵坐标）对化学位移（横坐标）的关系曲线。因为实际过程中，作用在核磁矩（主要研究的常常是质子的磁矩）上的磁场，除了外磁场外，还受到核外周围电子产生的磁场的影响。于是，在同样的外部条件下，位于不同分子中的核，或虽在同一分子中但位于不同化学集团的核，其共振频率都与由（4）式计算出的理论值有不同程度的微小偏移。由于这种偏移与核所处的化学环境有关，因而称之为化学位移。若是扫场法，则表现为共振时的磁场不同。如图7所示即为乙醇中三个核在化学结构中的环境不同，引起不同的共振曲线，出现各自分离的共振吸收峰。当然，这种由于化学环境不同而引起的核磁共振频率的偏移量是很微小的。对H核而言，这种偏移量仅为百万分之十。但正是因为有这一微小差异，即可由核磁共振谱得到分子结构的某些信息，如核外电子云的分布等。

核磁共振成像是从核磁共振谱进一步发展起来的先进技术。目前已又多种核磁共振成像方法，如质子密度成像、投影重建成像、弛豫时间成像、化学位移成像等等，它们各具特色。下面简要介绍两种方法：

(1) 点成像法

已知发生核磁共振的频率条件为。现在一个均匀磁场上叠加一个与空间位置有关的梯度磁场。这样，空间各点的磁场不同，因而共振频率也有所不同，于是共振频率与样品的空间分布有关，这就是核磁共振成像的最初考虑。如果在x，y，z三个方向上分别加以梯度磁场，则可得到相应于三维空间点（位置坐标为x，y，z）的共振频率；再经过傅里叶变换、计算机处理等技术手段，就可以把频域的信息转换为样品空间分布的信息。当以图形的形式表示这种信息时，就得到样品的核磁共振成像。

(2) 弛豫时间成像法

介质中大量质子磁矩在外磁场作用下达到平衡；若受到扰动会偏移平衡，但可以自动地恢复平衡。恢复平衡可以通过两种不同步骤：第一步，通过质子与质子之间的作用先达到平衡，这种恢复平衡所需要的时间称为自旋-自旋弛豫时间。第二步是整个质子磁矩与周围环境作用而恢复平衡，这种恢复平衡所需的时间称为自旋-晶格弛豫时间。不管弛豫时间是还是，它们都与物质的结构、物质内部的相互作用有关。物质的结构和相互作用变化，必将引起弛豫时间的变化，得到的核磁共振信号的强弱也就随之变化了。例如，人们发现水中的氢和脂肪及其他大分子中的氢的弛豫时间相差很大。由于不同组织所含的水的分量不同，通过测量驰豫时间就能把它们区分开来。