Το ηλεκτρόνιο είναι ένα είδος στοιχειώδους σωματιδίου με συγκεκριμένη μάζα και αρνητικό φορτίο. Μπορεί να εκτελέσει δύο είδη κίνησης. Το ένα είναι να κινείται στην τροχιά γύρω από τον πυρήνα και το άλλο είναι να περιστρέφεται σε έναν άξονα που διέρχεται από το κέντρο του. Δεδομένου ότι η κίνηση των ηλεκτρονίων παράγει ροπές, τα ρεύματα και οι μαγνητικές ροπές παράγονται κατά τη διάρκεια της κίνησης. Στο εφαρμοζόμενο σταθερό μαγνητικό πεδίο H, η μαγνητική ροπή του ηλεκτρονίου λειτουργεί σαν μια μικρή μαγνητική ράβδος ή βελόνα. Δεδομένου ότι ο κβαντικός αριθμός σπιν του ηλεκτρονίου είναι 1/2, το ηλεκτρόνιο έχει μόνο δύο προσανατολισμούς στο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο: ο ένας είναι παράλληλος στο Η, που αντιστοιχεί στο επίπεδο χαμηλής ενέργειας, η ενέργεια είναι -1/2 gβH. Το ένα είναι αντιπαράλληλο προς το Η, που αντιστοιχεί στο υψηλό επίπεδο ενέργειας, η ενέργεια είναι +1/2gβH και η διαφορά ενέργειας μεταξύ των δύο επιπέδων είναι gβH. Εάν στην κατεύθυνση κάθετη στο Η, προστεθεί το ηλεκτρομαγνητικό κύμα συχνότητας v για να ικανοποιηθεί η συνθήκη hv=gβH, τα ηλεκτρόνια χαμηλής ενέργειας στάθμης απορροφούν την ενέργεια του ηλεκτρομαγνητικού κύματος και πηδούν στο υψηλότερο επίπεδο ενέργειας, το οποίο ονομάζεται ηλεκτρονικός παραμαγνητικός συντονισμός .