عند وضع الذرات في مجال مغناطيسي تتأثر مستويات طاقتها ومقادير العزم المغناطيسي فيها؛ فتتجه العزوم المغناطيسية للإلكترونات والنوى جزئياً نحو أو عكس اتجاه المجال، وتحدث اهتزازات دوران تُعرف بتقدير لامور، كما تنفصل أطياف الامتصاص والانبعاث إلى مكونات متعددة نتيجة تأثير زيمان، وقد تنحرف حزم جسيمية في حقول متغيرة كما في تجربة شتيرن-غرلاخ، بينما يظهر سلوك جماعي مغناطيسي متباين حسب طبيعة المادة فيكون بارامغناطيسياً أو ديامغناطيسياً أو فيروغناطيسياً، وينتج عن ذلك تغيرات قابلة للقياس في الطيف والمغنطيسية والانتقالات الطاقية تُستغل في تقنيات الرنين المغناطيسي والطيف المغناطيسي للكشف والدراسة.
سبحان الله