La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) o protónica es un método basado en la respuesta de los núcleos atómicos al ser sometidos a un campo magnético externo. Es una consecuencia de los momentos magnéticos intrínsecos de los protones y neutrones (Appel M., 2004).

Los tres tipos de partículas que constituyen el átomo, electrones, neutrones y protones, poseen una rotación intrínseca denominada espín. Así como los electrones del átomo circulan alrededor del núcleo y generan un campo magnético que lleva asociado un determinado momento angular, L, existe un momento angular asociado a la partícula misma.

La resonancia magnética nuclear de superficie es un método no invasivo para la detección directa de protones libres, siendo este último elemento el más abundante en el agua e hidrocarburos. Permite estudiar los acuíferos más superficiales, teniendo como alcance una profundidad alrededor de los 100 m.

Existen equipos de medición para aplicar esta metodología de bajo alcance en profundidad y para grandes profundidades. Para estudios someros (desde 50 metros hasta 90 metros en condiciones óptimas), la herramienta es capaz de detectar agua subterránea en una dimensión, y en estudios de mayor alcance, existen herramientas que permiten tomar mediciones de hasta 150 metros de profundidad.

Los equipos de medida de resonancia magnética no superficiales operan en un pozo como un escáner de resonancia magnética y proporcionan sensibilidad directa a las aguas subterráneas, a partir de perforaciones pequeñas de alrededor de 5 cm de diámetro. Se requiere para estas mediciones la instalación de un tubo no metálico para evitar que las medidas de RMN se vean afectadas en gran medida, por esta razón, los tubos PVC o similares son aceptados en el registro de resonancia magnética.