Oltre alla ricerca su soggetti sani, la fMRI viene sempre più utilizzata per la diagnosi medica della malattia. Poiché la risonanza magnetica è squisitamente sensibile all'uso di ossigeno nel flusso sanguigno, è estremamente sensibile ai primi cambiamenti nel cervello derivanti da ischemia (flusso sanguigno anormalmente basso), come i cambiamenti che seguono l'ictus. La diagnosi precoce di alcuni tipi di ictus è sempre più importante in neurologia, poiché le sostanze che dissolvono i coaguli di sangue possono essere utilizzate nelle prime ore dopo che si verificano determinati tipi di ictus, ma sono pericolose da utilizzare in seguito. I cambiamenti cerebrali osservati con la risonanza magnetica possono aiutare a prendere la decisione di trattare con questi agenti. Con una precisione compresa tra il 72% e il 90%, in cui la probabilità casuale raggiungerebbe lo 0,8%, le tecniche di fMRI possono decidere quale di una serie di immagini conosciute il soggetto sta visualizzando.