磁共振成像（MRI）利用强磁场和无线电波生成大脑和其他软组织的详细图像。它不依赖于电离辐射。

该技术通过检测置于磁场中并受射频脉冲扰动的水分子中氢核的行为来进行成像。不同组织恢复平衡的速度不同，由此产生的对比度能够以高空间分辨率揭示解剖结构。结构磁共振成像（MRI）广泛用于检测肿瘤、病变、发育异常以及与神经退行性疾病相关的组织缺损。

功能磁共振成像通过追踪随神经活动变化的血氧水平依赖性信号，扩展了该方法的应用范围。结构成像和功能成像的结合，彻底改变了临床诊断和认知神经科学。幽闭恐惧症、某些金属植入物的存在以及扫描仪的成本和可用性仍然是实际应用中的限制因素。

当需要获得软组织的精细解剖细节而又不想使用 X 射线时，MRI 是首选方法。