原子核的磁性起源於原子核的磁矩。而原子核的磁矩又起源於原子核的自旋角動量。
原子核由質子和中子組成，質子和中子可統稱為核子，都有自旋角動量。
在微觀世界，自旋和質量一樣，是所有微觀粒子的基本屬性。質子、中子的自旋量子數都為1/2。在原子核中，質子和中子都有自旋運動和軌道運動，原子核自旋角動量等於組成它的所有原子核的角動量的矢量和。
由於核子角動量通常成對抵消，核自旋角動量通常體現為不成對的核子角動量的疊加。
原子核的角動量是量子化的，表達式 為， h 為普蘭克常數。
I為原子核的自旋量子數，只能取整數或半整數；
這裡的I分三種情況討論，先看下圖原子核的表示方法：
1、當原子核質量數A為奇數時，I取半整數，比如 I=1/2。幾種代表性的原子核有：H1，C13，N15,...
2、當原子核質量數A為偶數，並且質子數Z為奇數時，I取整數，比如 I=1。幾種代表性的原子核有：H2，N14，Li8，...
3、當原子核質量數A和質子數Z都為偶數時，I=0。這種核被稱為偶-偶核，自旋角動量為零。幾種代表性的原子核有：He2，C12，O16，...
自旋量子數I不等於零的原子核，就是磁性原子核，可以發生核磁共振現象。
自旋量子數I等於零的原子核，是非磁性原子核，沒有核磁共振現象。但是這類原子核一定存在非零磁矩的同位素核，比如C12 ---C13。