Ako sme spomenuli v úvode NMR spektroskopia je založená na jave Nukleárnej Magnetickej Rezonancií (NMR). NMR je fyzikálny jav, pri ktorom atómové jadrá vzorky umiestnenej v silnom statickom magnetickom poli B0 interagujú so slabým periodicky oscilujúcim magnetickým poľom B1 (koherentné elektromagnetické žiarenie s frekvenciou ω1). Pole B0 indukuje periodický precesný pohyb magnetických momentov jadier okolo smeru B0 s frekvenciou ω0, úmernou sile (indukcii) poľa B0. Jav NMR je pozorovateľný ak frekvencia ak ω1 ≅ ω0, čiže ak frekvencia precesie jadier je v rezonancii s frekvenciou B1. NMR jav sa využíva v mnohých oblastiach prírodných vied a výrobnej praxi. Jeho dve najdôležitejšie aplikácie sú: NMR spektroskopia a NMR zobrazovanie využívané v medicíne (angl. skratka MRI; Magnetic Resonance Imaging).
Z vyššie uvedenej definície vyplýva, že NMR jav súvisí s vlastnosťami atómových jadier. Z fyziky vieme, že atómové jadrá sú útvary zložené a protónov a neutrónov. Ich stav popisuje teória jadrovej a časticovej fyziky. Pre NMR jav sú však podstatné iba 2 vlastnosti atómových jadier, ktoré jadrá prejavujú navonok a to ich spin a ich magnetický moment. Pre niektoré jadrá je NMR jav ešte ovplyvňovaný ich elektrickým kvadrupólovým momentom.
Pri NMR jave sa nemení vnútorný stav jadier ani ich vnútorná energia, čiže nie je spojený s jadrovými reakciami a rádioaktivitou. Pri NMR experimentoch sa mení iba potenciálna energia jadier (orientácia ich magnetických momentov vo vonkajšom magnetickom poli) s čím sú spojené iba veľmi malé zmeny energie vzorky a preto sú NMR metodiky bezpečne a neinvazívne.
Pretože každý izotop má v jadre iné zloženie nukleónov (iný počet protónov a neutrónov), každý izotop bude mať iné NMR vlastnosti. Znamená to, že rozdielne izotopy toho istého prvku, ktoré síce majú takmer rovnaké chemické vlastnosti budú mať rozdielne NMR vlastnosti. Z praktického hľadiska je preto zaujímavé dôležité aké je prirodzené zastúpenie izotopov s dobrými NMR vlastnosťami.
Pretože, pri NMR sa nepozoruje individuálne správanie jednotlivých jadier ale celkový makroskopický prejav jadier obsiahnutých vo vzorke, dôležité parametre pre popis NMR sú magnetizácia vzorky (celkový výsledný magnetický moment vzorky, ktorý predstavuje merateľný prejav vzorky) a relaxácia vzorky (spontánne procesy vedúce k rovnovážnemu usporiadaniu magnetických momentov jadier vo vzorke).
V ďalšom budú jednotlivé vyššie uvedené NMR vlastnosti jadier stručne charakterizované.
