Az MRI az angol „(Nuclear) Magnetic Resonance Imaging” rövidítése, melynek jelentése: mágneses magrezonancia képalkotás. A technikát elsősorban az orvosi diagnosztikában használják a test szerkezetének leképezéséhez. (Hazánkban leginkább az „MR-vizsgálat” kifejezés használatos.) Emellett az agyi képalkotás területén is egyre gyakrabban alkalmazzák. Előnye a komputertomográfiához (elterjedtebb angol rövidítéssel CT) képest, hogy jobb a kontrasztfelbontó képessége a lágy szövetek területein. Létezik a strukturális MRI-vizsgálat (sMRI) mellett funkcionális mágneses rezonanciavizsgálat (fMRI) is, amellyel a vizsgált szervek működéséről nyerhető információ.
A térben változó mágnesestér ( "gradienstér") szerepe kulcsfontosságú az MRI felvételek felbontásának szempontjából. A jó felbontáshoz arra van szükség, hogy a felfogott jelet minél pontosabban tudják lokalizálni. Ezt a felbontó képességet voxelekben határozzák meg. A voxelek milliméter nagyságrendű élhosszúsággal rendelkező téglatestek. A három dimenzióban megalkotott mágneses gradiensekkel a 3DFT (three-dimensional Fourier transformation) technikával 0,1-0,5 mm vastagságú képek készíthetők. Az MR többek közt ezekben az elektromágnesekben, gradienstekercsben folyó nagy erősségű áramtól hangos működés közben. Ezek a gradiens terek játszanak szerepet a mozgásos leletek csökkentésében is (GMR).
Az hogy egy mesterségesen fenntartott erős mágneses térbe helyezik a vizsgált testrészt. Ez az erőtér elbillenti a hidrogénatomokban levő protonok tengelyének irányát. Azért alkalmas a hidrogén a tanulmányozásra, mert elegendő mennyiségben van jelen, és páratlan protonszámú. A test körülbelül 70 százalékát víz (H2O) alkotja, amely részben hidrogénből épül fel. Ezeket a szkennelés alatt, rétegenként, plusz energiával „bombázzák”, ezzel megváltoztatják a tengelyek dőlését. Ezután a proton, miközben „igyekszik” visszaállítani eredeti dőlésszögét, a kapott energiát visszasugározza. Ezt a visszasugárzott energiát képes mérni a készülék, és ez alapján nyerhető a H-atomok elhelyezkedéséről alkotott háromdimenziós kép is. Így szisztematikusan, tetszőlegesen beállított síkokban képeket készítenek, amelyekből információt nyernek az adott térfogaton található szövetek víztartalmáról, sűrűségéről, végső soron azok anyagáról, mely a szerkezeti elemzésekhez szükséges.
Az eljárás alapja a különböző atommagok azon tulajdonsága, hogy rájuk jellemző mágneses tulajdonságokkal rendelkező térben képesek a sugárzási frekvencia abszorpciójára, így többletenergiához jutnak. Később az általunk sugárzott jel megszűntével a többletenergiájuk leadása következtében, helyzetüknek megfelelően azonos vagy kissé eltérő frekvenciájú rádióhullámú jelet sugároznak vissza. Az atommagoknak a molekulában elfoglalt helye is karakteresen befolyásolja a rá jellemző rezonanciafrekvenciát. Tehát a molekulán belüli elhelyezkedés is befolyásolja a rezonanciafrekvenciát (ezt nevezik kémiai eltolódásnak). Ezt vizsgálva hasznos információhoz juthattak az analitikai kémiában és a biokémiában.