دستگاه امآرآی به این صورت کار میکند که بیمار دراز میکشد و به درون استوانهای برده میشود که حاوی دو سیمپیچ بزرگ است. این سیمپیچها میدان مغناطیسی ایجاد میکنند.
وقتی که میدان مغناطیسی روشن شد، هستههای اتمهای داخل بدن تقریباً مانند یک سوزن قطبنما عمل میکنند: یعنی به طور افقی در امتداد مسیر میدان قرار میگیرند.
بعد یک پالس کوچک انرژی رادیویی ایجاد میشود که سبب میشود که برخی از هستههای اتمها در درون بدن سر و ته شوند. وقتی که بعداً هستهها به حالت طبیعی خود باز گشتند، یک پالس ثانویهی انرژی رادیویی ساطع میکنند که آنگاه به وسیلهی دستگاه امآرآی تحلیل میشود.
با تجزیه و تحلیل این انعکاسهای ریز، میتوان موقعیت و ماهیت این اتمها را بازسازی کرد. مانند یک خفاش که از پژواک برای تعیین موقعیت اشیای مسیر خود استفاده میکند، پژواکهای ایجاد شده توسط دستگاه امآرآی به دانشمندان امکان میدهند که تصویر جالبی از داخل مغز را بازسازی کنند.
سپس، کامپیوتر موقعیت اتمها را بازسازی میکند و تصاویر امآرآی را به صورت سهبعدی به ما میدهد.