磁性原子核，比如H和C在恒定磁場中，只和特定頻率的射頻場作用。共振頻率，原子核吸收的能量以及信號強度與磁場強度成正比。比方說，在場強為21特斯拉的磁場中，質子的共振頻率為900MHz。盡管其他磁性核在此場強下擁有不同的共振頻率，但人們通常把21特斯拉和900MHz頻率進行直接對應。 化學位移
在一個分子中，各個質子的化學環境有所不同，或多或少的受到周邊原子或原子團的屏蔽效應的影響，因此它們的共振頻率也不同，從而導致在核磁共振波譜上，各個質子的吸收峰出現在不同的位置上。但這種差異并不大，難以精確測量其絕對值，因此人們將化學位移設成一個無量綱的相對值，即：某一物質吸收峰的頻
率與標準質子吸收峰頻率之間的差異稱為該物質的化學位移，常用符號 δ 表示，單位為ppm。而在實際應用中，四甲基硅烷常被作為參照物
透過不同質子的化學位移，人們可以得出這些質子所處的化學環境，從而得出該分子的結構信息，這種過程稱之為“解譜”。比如對于乙醇分子，具有三種不同化學環境的質子，即：甲基、亞甲基和羥基。在其H譜圖上，可以看到3個特有的峰信號各自處于特定的化學位移，其中位于1ppm的峰信號對應甲基，位于4 ppm的信號對應亞甲基，位于2~3 ppm之間的信號對應羥基，其具體化學位移值和采用的NMR溶劑有關。另外，從峰信號的強度可以得出相對應的質子數量，比如乙醇分子中的甲基擁有3個質子，亞甲基擁有2個質子，在譜圖上，對應的甲基和亞甲基峰強度比為3：2。
現代的分析軟件可以協助人們通過分析峰信號，從而得出究竟有幾個質子形成了此信號。這種方法稱作“積分”，即通過計算面積（不單單是高度，還有峰寬度）來得出相關質子數目。但必須指出的是，這種計算方法僅適用于最簡單的一維譜，對于更復雜的譜圖，比如C譜，其積分還與原子核的弛豫速率和偶極耦合常數相關，而這些常常被人誤解。因此，用積分法來解析復雜核磁譜圖是相當困難的。 峰的裂分 強度比 單重 1 雙重 1:1 三重 1:2:1 四重 1:3:3:1 五重 1:4:6:4:1 六重 1:5:10:10:5:1 七重 1:6:15:20:15:6:1 在一維譜圖上，除峰信號數量，峰信號強度之外，還有一個有助于解析分子結構的信息，即磁性原子核之間的J-耦合。這種耦合來源于臨近磁性原子核的不同自旋狀態數的相互作用，這種相互作用會改變原子核自旋在外磁場中進動的能級分布狀況，造成能級的裂分，進而造成NMR譜圖中的信號峰形狀發生劈裂，信號峰的劈裂狀態可以得出分子內各原子和官能團之間的連接方式，以及臨近的磁性核數目。
兩個相鄰的氫核之間的耦合遵循一定的規則，n個氫核將把相鄰磁性核信號峰劈裂成n+1個多重峰，并且這n+1個多重峰之間的強度關系依照楊輝三角形規則。例如，乙醇分子中的甲基峰與相鄰的亞甲基耦合，呈三重峰狀，三重峰之間的強度比為1：2：1。不過如果一個氫核同時與兩個不同性質的氫核進行耦合，則不會得到三重峰，而是得到雙雙重峰（dd）。要注意的是，如果兩個磁性核之間相隔3個化學鍵以上，耦合就變得十分微弱，以至于不會出現峰的劈裂，但在芳烴和脂環類化合物中三鍵距離以上的長程耦合通常可以得到較復雜的劈裂峰。
19F與31P通常由于其擁有更大的自旋量子數而顯得不同，其余類似，比如氫核與氘核（2D）之間的耦合將把信號峰劈裂為1：1：1。 在芳烴化合物和非彈性分子（比如烯烴）中，常會遇到由于各質子的磁不等價性而帶來譜圖復雜性增加，這需要計算化模型來輔助分析。