Cuando los protones están alineados con el campo magnético principal se encuentran en estado de equilibrio. Si se aplica un impulso de RF que tenga la misma frecuencia que la frecuencia de precesión de los protones, se provoca una transferencia de energía entre estos dos sistemas, es decir, estos dos sistemas entran en resonancia. Durante este proceso de resonancia, los protones del cuerpo absorben energía y pasan de un estado de reposo a un estado de excitación (*) . Al cesar el pulso de radiofrecuencia, los protones previamente excitados tienden a regresar a su situación de reposo, de mayor estabilidad, liberando la energía previamente absorbida.

Como el ambiente magnético no es perfectamente homogéneo, el spin se desfasa gradualmente ocasionando una pérdida de la señal que se denomina caída de inducción libre (*). Además de las imperfecciones del campo magnético, también influyen en la velocidad con la que la señal pierde su intensidad las macromoléculas que rodean los protones.

El tiempo que tarda un tejido en recuperar la situación de reposo se conoce como tiempo de relajación. Existen dos medidas de tiempo asociadas con el proceso de excitación-relajación de los protones: a) el tiempo de relajación longitudinal (T1) o relajación spin-medio, y b) el tiempo de relajación transversal (T2) o spin-spin.