所有物體都是由原子構成的，包括人體。原子非常小，500 000個原子聚集在一起還不如人的一根頭發粗。兩個及以上原子構成分子。
人體內含量最多的原子是氫原子，見于水分子和脂肪分子中。水分子由兩個氫原子和一個氧原子構成(H：O)；
脂肪分子由碳原子、氫原子和氧原子構成，不同類型的脂肪分子中三者的比例不同。
原子由中心的原子核和沿軌道運動的電子構成（圖1.1）。原子核非常小，只有整個原子體積的千萬億分之一，但卻集中了整個原子的質量。
原子核又分為質子和中子。原子的特性用兩種方式來表示。原子序數等于原子核中質子的總數，代表著原子的化學特性。
質量數是原子中質子數與中子數的總和。通常原子核中質子數與中子數相等，所以質量數為偶數。而在一些原子中，中子數略多或略少于質子數。
質子數相同而中子數不同的原子稱為同位素。在MRI中，質量數為奇數（即質子數與中子數不同）的原子核有重要的意義（見后文）。
電子圍繞原子核做旋轉運動。通常認為這一運動類似于行星圍繞太陽運動。實際上，電子存在于原子核周圍的電子云中，電子云的最外層是原子的邊界。
某一時刻電子的能量不同，其在電子云中的位置也不同。因此，電子在電子云中的位置難以預測。物理學家將這一原理稱為Heisenberg不確定原理。
而電子的數目通常與原子核中的質子數是一致的。質子帶正電，中子不帶電，電子帶負電。所以，當帶負電的電子與帶正電的質子數量相同時，原子就處于電穩定狀態。
當外部能量激勵電子脫離原子時，這種平衡將會被打破。電子數少于質子數，原子處于不穩定狀態，這種原子稱為離子。
