تصاویر باکیفیت بدون تابش اشعه ایكس ؛ تنها تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) چنین امکانی را فراهم می‌کند.

میدان مغناطیسی قدرتمند دستگاه ام‌آر‌آی باعث می‌شود اتم‌های هیدروژن در بدن بیمار، که بخش عمده‌ای از آن را آب تشکیل می‌دهد، هنگام تصویربرداری در یک جهت قرار بگیرند. سپس یک سیگنال رادیویی آن‌ها را به نوسان درمی‌آورد. سیگنال‌های حاصل از پاسخ این اتم‌ها، برای تولید تصویر با جزئیات دقیق به کار می‌روند. از آنجا که تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) بدون تابش اشعهٔ ایکس انجام می‌شود، می‌توان از آن برای تصویربرداری از زنان باردار و کودکان نیز استفاده کرد.

بسته به سن و جنسیت، حدود یک‌سوم تا دوسوم بدن انسان از آب تشکیل شده است. اتم‌های هیدروژن، یعنی پروتون‌های موجود در آب، و همچنین پروتون‌های موجود در بخش‌های جامد بافت‌ها، مانند آهن‌رباهای بسیار کوچکی عمل می‌کنند. دستگاه ام‌آر‌آی از ویژگی‌های این ذرات برای تصویربرداری استفاده می‌کند.

هنگام انجام ام‌آر‌آی، بیمار در یک میدان مغناطیسی بسیار قوی قرار می‌گیرد؛  قدرت این میدان ۱٫۵ تسلا، حدود ۱۵ هزار برابر میدان مغناطیسی زمین است. این میدان باعث می‌شود پروتون‌های بدن عمدتاً در یک جهت قرار بگیرند. سپس پروتون‌ها با یک سیگنال رادیویی به نوسان درمی‌آیند و خود نیز سیگنال‌های رادیویی منتشر می‌کنند. این سیگنال‌ها به‌وسیلهٔ گیرنده‌هایی به نام «کویل» که روی بدن قرار می‌گیرند، دریافت و اندازه‌گیری می‌شوند. در نهایت، رایانهٔ دستگاه ام‌آر‌آی این سیگنال‌ها را به تصویر تبدیل می‌کند.

تصویربرداری ام‌آر‌آی بدون استفاده از اشعهٔ ایکس انجام می‌شود؛ بنابراین می‌توان از آن برای کودکان و، در مواردی که بررسی تشخیصی مشخصی ضرورت داشته باشد، برای زنان باردار نیز استفاده کرد. گاهی برای تشخیص بهتر ساختارهای مختلف و تمایز میان بافت سالم و بیمار، استفاده از مادهٔ حاجب حاوی گادولینیوم ضروری است. در كتاب های تخصصی مرجع، عوارض جانبی این مواد کمتر از مواد حاجب مورد استفاده در سی‌تی‌اسکن توصیف شده است.