广义上磁共振波谱指物质内部的磁性粒子（核、电子、离子和原子）通过自旋或磁能级间跃迁对电磁辐射产生特征的共振吸收或发射谱。磁共振波谱主要包括核磁共振（nuclear magnetic resonance; NMR）、电子顺磁共振（electron paramagnetic resonance; EPR）或称电子自旋共振（electron spin resonance; ESR）、铁磁与反铁磁共振和自旋波共振。核磁共振波谱属于射频波谱，其他几种都与电子自旋属性有关属于微波波谱范畴。电子顺磁共振和核磁共振波谱是研究物质组成和结构的有力手段。

1930年美国科学家I.I.拉比通过分子束方法首次观察到核磁共振现象。1944年，苏联的Y.K.扎沃伊斯基^[注]首先在顺磁性锰盐的水溶液中观测到电子顺磁共振，1946年用波导谐振腔方法发现了铁、钴和镍薄片的铁磁共振现象。1946年美国科学家F.布洛赫^[注]和E.M.珀塞耳^[注]分别独立方法观察到了固体石蜡和液体水的质子核磁共振信号。

在恒定外磁场中，孤立磁性粒子的磁矩与恒定的外磁场B相互作用产生分立的能级，也称为塞曼能级，两相邻能级的间距用角频率来表示为。原子核例如质子的共振频率在磁场（14特斯拉）下约为600兆赫，属射频范围。由于电子的旋磁比比质子的旋磁比大660倍，在常用的磁场（0.36特斯拉）下约为9.6千兆赫，属微波频段。不同物质中磁性粒子因其周围的微观环境各不相同而具有不同的磁共振频率，表现出对电磁辐射产生特定频率的共振吸收或发射谱，构成核磁共振波谱。

磁共振谱仪包括提供稳定磁场的磁体、磁共振信号的激发和接收系统。磁共振谱仪分为两大类，即连续波磁共振谱仪和脉冲傅里叶变换磁共振谱仪。前者将射频（或微波）场连续加在核（或电子）系统上，保持源的频率不变而改变外磁场强度（磁场扫描），或保持恒定磁场强度不变而改变源的频率（频率扫描），检测得到频率域上的吸收信号。脉冲傅里叶变换磁共振谱仪是将短而强的射频（或微波）脉冲加到核（或电子）自旋系统上，使不同共振频率的核（或电子）共振同时得到激发，然后检测时间域上的自由感应衰减信号（FID），再经过计算机进行快速傅里叶变换后获得频率域上的谱。电子顺磁共振谱仪主要还是连续波式的工作模式；而现代的核磁共振谱仪几乎都采用脉冲形式。脉冲傅里叶变换核磁共振谱仪与连续谱核磁共振谱仪相比有很多优点：采用信号累加，大大提高了灵敏度；快速、实时适应于研究动态过程；可以采用各种脉冲序列做不同目的的实验；很容易用数学方法完成滤波等。特别基于脉冲傅里叶变换的多维核磁谱技术把核磁共振带入一个崭新的天地。

磁共振波谱（主要是核磁共振和电子自旋共振）已成为测定物质组成和分子结构的常规手段，与紫外光谱、红外光谱和质谱一起并称为四大谱学。当前磁共振波谱研究热点有下述几个方面：测定溶液中生物大分子的三维空间结构；分析生物大分子在溶液状态下的分子动力学；研究蛋白质的相互作用和酶的作用机理等；解析固体膜蛋白和纤维蛋白的结构和运动性质；基于蛋白质靶点的药物筛选和设计。