Un électron est une particule élémentaire dotée d'une masse et d'une charge négative. Il peut effectuer deux types de mouvements : se déplacer sur son orbite autour du noyau et tourner sur lui-même autour d'un axe passant par son centre. Le mouvement des électrons génère des moments électriques, induisant ainsi des courants et des moments magnétiques. Dans un champ magnétique constant H, le moment magnétique de l'électron se comporte comme un aimant. Son nombre quantique de spin étant de 1/2, l'électron ne peut adopter que deux orientations dans le champ magnétique externe : parallèle à H, correspondant à un niveau d'énergie bas (-1/2gβH) ; ou antiparallèle à H, correspondant à un niveau d'énergie haut (+1/2gβH). La différence d'énergie entre ces deux niveaux est gβH. Si, dans la direction perpendiculaire à H, l'onde électromagnétique de fréquence v est ajoutée pour satisfaire la condition hv=gβH, les électrons de niveau d'énergie inférieur absorbent l'énergie de l'onde électromagnétique et passent à un niveau d'énergie supérieur, ce qui est appelé résonance paramagnétique électronique.