Il meccanismo che sta alla base della tecnica di RM sfrutta le proprietà magnetiche dei nuclei di alcuni elementi chimici ed in particolare dell'idrogeno dell'acqua presente nei tessuti.Al centro di ogni atomo di idrogeno c'è una particella ancora più piccola, chiamata protone che si comporta come un piccolissimo magnete. Quando i protoni dei nuclei si trovano esposti ad un campo magnetico di intensità molto superiore a quello terrestre si muovono orientandosi in base ad esso (per esempio come l’ago di una bussola), acquisiscono energia e rimangono in questo stato di equilibrio “forzato”.Questo equilibrio può essere alterato da un impulso a radiofrequenza specifico che nella RM, viene fornito attraverso un'antenna posizionata in prossimità dell'area da analizzare. Dopo tale emissione, i protoni modificano il loro stato energetico e successivamente, con differenti velocità, ritornano al loro stato di equilibrio (risonanza). Tale risonanza può essere rivelata da appropriati ricevitori e, con un complesso apparato elettronico e appropriati software, viene elaborato e trasformato in un'immagine.