Esso coinvolge due fenomeni: il rilassamento trasversale o annullamento della componente trasversale Mxy e il rilassamento longitudinale o recupero della magnetizzazione longitudinale Mz. L'evoluzione delle componenti del vettore M(t) viene descritta, nel sistema di riferimento rotante con le equazioni di Bloch. La costante di tempo T1, che governa il ritorno all'equilibrio della componente longitudinale del vettore M, è definita tempo di rilassamento spin-reticolo, in quanto coinvolge i trasferimenti di energia che avvengono tra il sistema di spin e il resto dell'ambiente.