核磁共振長久以來為物理化學分析之利器，自1980年後，新發明之成像方法（磁振影像，MRI）因為可以觀察活體三度空間的斷層影像而普遍地應用於醫學領域上。除此之外，磁振影像取影像時可以適當控制而得到不同參數的影像，如溫度、流場(flow)、水含量、分子擴散( diffusion)、 灌流(perfusion)、化學位移(chemical shift)、功能性(functional MRI) 及不同核種如氫、碳、磷等影像。使其應用更拓展至動物、植物、材料、食品科技及認知科學、語言學、心理學等人文科學上。
核磁共振攝影是近年來在臨床診斷上相當重要的影像工具。此種使用準確而不必侵入人體的方法為人體內部器官造影，對醫學的診斷、醫療和後續工作都十分重要。
核磁共振是指電子核在靜止磁場中，受電磁波激發而產生的共振現象，這裡面涉及到磁矩、自旋角動量、晶格弛緩、脈衝及擴散係數等專業領域，艱澀難懂，但若將之比喻為一盆水，不難發現其原理相當簡單。磁振造影利用磁場原理，使儀器改變體內氫原子的旋轉排列方向，原子核就會釋放吸收的能量，能量激發後放出電磁波信號，再經由電腦分析組合成影像，就是一般看到的 MRI 影像。磁振造影原理，是將人體置於磁場中以無線電波脈衝來改變區域磁場，激發人體組織內氫原子核的共振，而人體不同的組織，便會產生不同的磁矩變化訊號，再經過電腦處理，便可以呈現出人體組織的切面影像。至於磁振造影的磁場強度，則是以Tesla（特斯拉）磁力單位表示。
人體是個充滿水分的有機體，水分子的擴散是三度空間的隨機運動，會受到周圍環境的影響而改變運動速度。如果將人體視為一盆水，用力拍打盆子外緣，裡面的水會泛起一圈圈漣漪，此時如果將水指插入其中，原本呈同心圓的漣漪就會受到破壞。同樣的原理，人體內的水分子含有很多氫原子核，這些氫原子核本身又具有磁場特性，如同一個小小的磁鐵。核磁共振掃描是將人體置於強大且均勻的靜磁場中，再利用特定的射頻無線電波脈衝，激發人體組織內的氫原子核。MRI 對人體不具侵襲性，不會產生游離輻射，可多方向掃描，提供三度空間影像，又有高對比的解像力，是現代醫學不可或缺的診斷工具。它的好處之一是不論使用多少次，都不會像Ｘ光等傳統檢查方法一樣對病患造成傷害。
當組織內出現異常組織時，水分子的擴散即受到阻礙，我們就能透過核磁共振掃描所偵測的水分子運動速度差異，精確區別出正常與異常的組織來。早期，七至八成 MRI 檢查都是用在中樞神經系統，例如大腦、脊椎等，尤其是頭頸部構造複雜，相較於Ｘ光和電腦斷層，能夠多角度掃描的 MRI 更是診斷利器。近年來， MRI 的運用愈來愈廣泛，不僅逐漸應用到骨骼神經系統、腹部及胸腔，也可以用於血管攝影及膽道攝影診斷。目前可經核磁共振掃描檢出的疾病包括多發性硬化症、長期下背痛、惡性腫瘤、中樞神經感染疾病、先天性脊髓畸形、心臟血管疾病、新生兒代謝疾病、老年人退化性疾病、孕婦胎兒影像、腦功能性影像、腦微灌流影像、腦微擴散影像、三度空間重建影像、氫質子化學位移影像、脊椎脂肪抑制影像、腦脊髓液動態影像、腦下腺高解析動態灌流影像、腹部疾病如血管瘤肝癌等動態灌流影像、直腸攝護線高解析造影、肝膽胰道造影、心肺血管造影、乳房動態灌注影像等軟組織病變。此外，外科醫生還可以利用「磁振造影」科技繪製路線圖，做為動手術的指引。
此一科技可以讓醫生在手術前獲得許多有關病人病況的資訊。除了針對人體構造進行診斷，最新發展的功能性磁振造影檢查還可以觀察人體生理變化，例如可用於腦部探索心智功能，如了解過動兒腦內生理異常之處、使用不同語言的腦部變化等；也有人著手研究結合 MRI 和電腦斷層（ CT ）等其他檢查技術，呈現體內虛擬影像，如果技術純熟，就可以進行虛擬內視鏡檢查。