通常，當外加恒定磁場Be在0.1～1.0T（材料的內磁場BBe）時，各種與電子有關的磁共振頻率都在微波頻段，而核磁共振頻率則在射頻頻段。這是因為原子核質量與電子質量之比至少1836倍的緣故。雖然觀測這兩類磁共振分別應用微波技術和無線電射頻技術，但其實驗裝置的組成與測量原理卻是類似的。磁共振實驗裝置由微波（或射頻）源、共振系統、磁場系統和檢測系統組成，如圖3。微波（或射頻）源產生一定角頻率ω（或頻率掃描）的電磁振蕩，送到裝有樣品的共振系統（共振腔或共振線圈），共振系統中的高頻磁場bω[回旋共振時為電場E（ω）]與磁場系統產生的恒定磁場B 垂直，當保持源的頻率不變而改變恒定磁場強度（磁場掃描），或保持恒定磁場強度不變而改變源的頻率（頻率掃描），達到共振條件ω=γH 時，檢測系統便可測得樣品對高頻電磁能量的吸收Pa與磁場B（或頻率ω）的關系，即共振吸收曲線,如圖4a。在共振信號微弱（例如核磁共振或順磁共振）的情況下，可以采用調制技術，測量共振吸收微分曲線，以提高檢測靈敏度。磁共振的重要參數是發生最大共振吸收的共振磁場Bo、共振線寬（相應于最大共振吸收一半的磁場間隔）ΔB、共振吸收強度（最大吸收P或共振曲線面積）和共振曲線形狀（包括對稱性和精細結構等）。當共振曲線為洛倫茲線型時，共振微分曲線的極值間隔ΔBpp與共振線寬ΔB具有簡單的關系：。在采用頻率掃描代替磁場掃描時，相應的共振曲線和參數中的磁場B都換為角頻率ω，如共振頻率ωo，共振線寬Δω等。在特殊情況下，還可以采用脈沖源、傅里葉變換、多次累積等技術來提高靈敏度或分辨率等。