的核在一個(gè)外加的高場(chǎng)強(qiáng)的靜磁場(chǎng)（現(xiàn)代NMR儀器由充電的螺旋超導(dǎo)體產(chǎn)生）中將分裂成2I＋1個(gè)核自旋能級(jí)（核磁能級(jí)），其能量間隔為ΔE。對(duì)于指定的核素再施加一頻率為ν的屬于射頻區(qū)的無線電短波，其輻射能量hν恰好與該核的磁能級(jí)間隔ΔE相等時(shí)，核體系將吸收輻射而產(chǎn)生能級(jí)躍遷，這就是核磁共振現(xiàn)象。

NMR譜儀就像高級(jí)的外差式收音機(jī)一樣可接收到被測(cè)核的共振頻率與其相應(yīng)強(qiáng)度的信號(hào)，并繪制成以共振峰頻率位置為橫坐標(biāo)，以峰的相對(duì)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)的NMR圖譜。

化合物分子中同種核由于與其相連接的原子或原子團(tuán)的不同，所處的化學(xué)環(huán)境就不同，也就是說被測(cè)核的核外電子的狀態(tài)與電子云的密度是不同的。因此導(dǎo)致對(duì)外加磁場(chǎng)產(chǎn)生的屏蔽作用也不同，也就是說這些核實(shí)際所受的磁場(chǎng)強(qiáng)度是不同的，分裂的磁能級(jí)間隔不同。由于這個(gè)原因它們將在稍微不同的頻率處出現(xiàn)共振吸收。這種共振吸收頻率相對(duì)于人為規(guī)定的基準(zhǔn)核共振頻率之差Δν與基準(zhǔn)核頻率ν_{基準(zhǔn)}之比，即這個(gè)吸收峰的相對(duì)位移，稱為化學(xué)位移δ，它是無量綱的數(shù)，一般在10^－6數(shù)量級(jí)。根據(jù)不同基團(tuán)中核的化學(xué)位移在各自特定的區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的特點(diǎn)可以確定化合物分子中官能團(tuán)的種類。鄰近基團(tuán)之間有相互作用會(huì)導(dǎo)致譜峰有更精細(xì)的裂分，利用這種裂分裂距的大小與形狀可進(jìn)一步確定分子內(nèi)部相鄰的基團(tuán)的連接關(guān)系，最后便可推斷分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)。  

核磁共振波譜分析法的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍是：

（1）NMR是化合物分子結(jié)構(gòu)分析的最重要方法之一。尤其適用于不能獲得單晶的化合物或液體（包括溶液中）的化合物的構(gòu)型、構(gòu)象的結(jié)構(gòu)分析。大量地應(yīng)用于有機(jī)結(jié)構(gòu)分析，包括生物分子（如蛋白質(zhì)分子等），但一般要事先確定分子式。

（2）靈敏度比較低。一般要用mg以上的試樣作測(cè)試，很少作定性分析。定量分析精確度、準(zhǔn)確度較差。

（3）在化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方面有獨(dú)特的應(yīng)用。可用于研究分子內(nèi)部基團(tuán)的運(yùn)動(dòng)（內(nèi)旋轉(zhuǎn)），測(cè)定反應(yīng)速度常數(shù)，也可以監(jiān)視一些化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行過程。