核磁共振技術可以直接研究溶液和活細胞中相對分子質量較小(20，000 道爾頓以下)的蛋白質、核酸以及其它分子的結構， 而不損傷細胞。
核磁共振的基本原理是：原子核有自旋運動，在恒定的磁場中，自旋的原子核將繞外加磁場作回旋轉動， 叫進動(precession)。進動有一定的頻率，它與所加磁場的強度成正比。如在此基礎上再加一個固定頻率的電磁波，并調節外加磁場的強度，使進動頻率與電磁波頻率相同。這時原子核進動與電磁波產生共振，叫核磁共振。核磁共振時，原子核吸收電磁波的能量，記錄下的吸收曲線就是核磁共振譜(NMR-spectrum)。由于不同分子中原子核的化學環境不同，將會有不同的共振頻率，產生不同的共振譜。記錄這種波譜即可判斷該原子在分子中所處的位置及相對數目， 用以進行定量分析及分子量的測定，并對有機化合物進行結構分析。