Ha un'alta risoluzione di contrasto intrinseca, elevata sensibilità nella definizione spaziale e multiplanarietà, caratteristiche che permettono di mostrare strutture (meningi, nuclei della base, nervi cranici) e dettagli anatomici non altrimenti visualizzabili mediante le altre metodiche di imaging: è in grado di fornire immagini molto dettagliate del parenchima e delle strutture ventricolari, consentendo una ricostruzione tridimensionale molto vicine all'anatomia effettiva, utili per gli interventi neurochirurgici. Permette inoltre studi funzionali, sia della componente motoria che sensitiva, tramite la tecnica integrata "fMRI" (dall'inglese "functional magnetic resonance imaging"), la quale studia l'attivazione delle aree cerebrali tramite l'ossigenazione o il moto termico generato dai fluidi. Infine, una particolare tecnica, l'angio-RM permette di eseguire studi angiografici con o senza l'utilizzo del mezzo di contrasto.