En la resonancia magnética, la frecuencia a la que los protones (que son los núcleos utilizados en MRI) absorben y reemiten está determinada por la magnitud del campo magnético al que están sometidos. En las imágenes por resonancia magnética, se utilizan campos magnéticos con gradientes lineales para relacionar distintas frecuencias con diferentes regiones del espacio.

Los gradientes consisten en pequeñas perturbaciones (menores al 1%) producidas al campo magnético principal. Estos gradientes se aplican por cortos períodos de tiempo y son conocidos como pulsos de gradiente. En imágenes se utilizan tres gradientes, uno para la dirección X, otro para la Y y otro para la Z.

Ante la presencia de campos gradiente, la ecuación de Larmor se generaliza de la siguiente manera:

donde w_i es la frecuencia del protón en la posición r_i y G es un vector que representa la amplitud del gradiente y su dirección. Usualmente G se expresa en miliTesla por metro.

La ecuación anterior expresa que, ante la presencia de un campo gradiente, cada protón resonará a una frecuencia única que dependerá de su posición exacta dentro del campo.

La imagen de resonancia magnética es un mapa de las frecuencias de los protones generadas por un campo magnético distinto para cada punto de la imagen. La intensidad del elemento de la imagen, o pixel, es proporcional al número de protones contenidos dentro de un volumen elemental, o voxel. A la izquierda pueden observarse imágenes del cerebro obtenidas mediante resonancia nuclear magnética.