Visiem magnētiskajiem kodoliem ir īpašība, ko sauc par kodolmagnētisko rezonansi jeb KMR, ja tie atrodas magnētiskajā laukā un ja ir izpildīti daži citi nosacījumi. Saskaņā ar šiem principiem ir izstrādāta virkne dažādu tehnoloģiju veidu. Tie ietver dažāda veida medicīnisko attēlveidošanu un spektroskopiju.
Kodolmagnētiskā rezonanse ir atkarīga no tā, ka tad, kad magnētiskajā laukā esošajiem kodoliem tiek pielietots svārstīgs elektromagnētiskais impulss, atsevišķi kodoli absorbē enerģiju un pēc tam atbrīvo šo enerģiju noteiktā veidā. Enerģijas absorbcijas un izdalīšanās modelis ir atkarīgs no magnētiskā lauka stipruma, kā arī no dažiem citiem mainīgajiem lielumiem. Izpētot šos modeļus, fiziķi spēj izpētīt atomu kodolu kvantu mehāniskās īpašības. Ķīmiķi var izmantot KMR tehnoloģiju, lai izpētītu paraugu ķīmisko un strukturālo sastāvu, un medicīnā kodolmagnētiskās rezonanses tehnoloģija ir bieži izmantota medicīniskās attēlveidošanas aprīkojuma pamatā.
Visa KMR tehnoloģija balstās arī uz īpašību, ko sauc par spin. Nosakot, vai konkrētajam atoma kodolam ir spins, tiek skaitīts nukleonu skaits atomā. Nukleons ir protonu un neitronu kolektīvais nosaukums. Ja protonu un neitronu skaits kodolā ir nepāra skaitlis, kodola griešanās apjoms ir lielāks par nulli. Tāpēc tiek uzskatīts, ka šim kodolam piemīt spina īpašība. Jebkuru kodolu, kuram ir spins, var pārbaudīt, izmantojot KMR tehnoloģiju.
Kodolmagnētiskās rezonanses spektroskopijā iekārtu, ko sauc par kodolmagnētiskās rezonanses spektrometru, izmanto, lai iegūtu informāciju par kodolu veidu, skaitu un izvietojumu noteiktā paraugā. Piemēram, ķīmiķa veiktā KMR spektra analīze var sniegt informāciju par dažāda veida ķīmiskajām vielām, kas atrodas paraugā, kā arī par dažādu molekulu struktūru. KMR spektroskopija, piemēram, ir bijusi noderīga, lai izprastu, kā tiek strukturētas nukleīnskābes un proteīni, kā arī sniedz norādes par šo molekulu darbību.
Kodolmagnētiskās rezonanses attēlveidošanas pamatā ir fakts, ka dažādu molekulu rezonanses frekvence ir proporcionāla tām pielietotā magnētiskā lauka stiprumam. Ja paraugu ievieto oscilējošā magnētiskajā laukā, paraugā esošo kodolu rezonanses frekvences mainās atkarībā no tā, kur tie atrodas šajā laukā. Pēc tam šīs variācijas var izmantot, lai izveidotu priekšstatu par pašu paraugu.
Medicīnā šo metodi parasti sauc par magnētiskās rezonanses attēlveidošanu vai MRI. Šī medicīniskā attēlveidošanas iekārta izmanto magnētiskos laukus, lai izlīdzinātu ūdenī esošos ūdeņraža atomus. Tā kā cilvēka ķermenī ir liela daļa ūdens, ūdeņraža atomu sakārtošana šādā veidā rada pietiekami daudz informācijas, lai izveidotu priekšstatu par ķermeņa iekšējo struktūru. Spin iegūšana ir svarīgs jēdziens šajā tehnoloģijā. Tas ir tāpēc, ka ūdeņraža atomi, kuriem ir spins, atšķirīgi reaģē uz magnētiskajiem laukiem atkarībā no tā, ar kādām cita veida molekulām tie ir saistīti, un pat no tā, kāda veida molekulas tie atrodas tuvu.
KMR tehnoloģijai ir daudz citu teorētisku un praktisku pielietojumu. Naftas un dabasgāzes rūpniecība izmanto KMR tehnoloģiju, lai palīdzētu zemes iežu izpētē, lai atrastu šo kurināmo nogulsnes. Viens no nozīmīgākajiem KMR tehnoloģijas lietojumiem paraugu pārbaudē ir tas, ka to veic, neiznīcinot paraugu. Tas nozīmē, ka KMR testus var veikt delikātiem vai bīstamiem paraugiem ar daudz mazāku risku.