MRI在神經系統應用最早，也較成熟。不僅可顯示灰質，白質，還可顯示壹些神經核，甚至可識別出腦神經、視神經及傳導束。三維成像和流空效應，對病變定位不僅準確，還可了解病變與血管關系，給病變定性提供診斷依據。應用MRI診斷顱內原發性腫瘤和轉移瘤、顱內感染、腦出血、腦梗塞、腦積水、腦血管畸形、脊髓和脊柱疾病具有特異性，優於CT。對腦外傷有特異性，可檢出CT易遺漏的小血腫。在神經系統目前被廣泛應用。
縱隔在MRI像上，可觀察隔腫瘤及其與周圍血管解剖關系，可清楚顯示腫留對腋下，臂叢及椎管的侵犯。對肺門淋巴結腫大與中心型肺癌的診斷幫助較大。心臟大血管MRI檢查具有快速、省時及病人痛苦小的優點，可顯示房室，血管的大小，內腔，並可觀察血液動力學改變，有利於功能診斷，也可識別異常組織。
對腹部與盆腔，頸部和乳腺，MRI也具有診斷價值。對早期惡性腫瘤的顯示，腫瘤對血管的侵犯及腫瘤的分期均優於CT。MRI對顯示骨髓脂肪具有高度敏感性，對侵及骨髓的病變可清楚顯示，尤其診斷骨髓炎的敏感性，特異性及準確性優於其它影像學檢查，對早期缺血性骨壞死和敏感性和準確性也較高。在顯示關節內病變及較組織方面也有優勢。
MRI在顯示骨骼和胃腸方面受到限制。