所有物体都是由原子构成的，包括人体。原子非常小，500 000个原子聚集在一起还不如人的一根头发粗。两个及以上原子构成分子。
人体内含量最多的原子是氢原子，见于水分子和脂肪分子中。水分子由两个氢原子和一个氧原子构成(H：O)；
脂肪分子由碳原子、氢原子和氧原子构成，不同类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轨道运动的电子构成（图1.1）。原子核非常小，只有整个原子体积的千万亿分之一，但却集中了整个原子的质量。
原子核又分为质子和中子。原子的特性用两种方式来表示。原子序数等于原子核中质子的总数，代表着原子的化学特性。
质量数是原子中质子数与中子数的总和。通常原子核中质子数与中子数相等，所以质量数为偶数。而在一些原子中，中子数略多或略少于质子数。
质子数相同而中子数不同的原子称为同位素。在MRI中，质量数为奇数（即质子数与中子数不同）的原子核有重要的意义（见后文）。
电子围绕原子核做旋转运动。通常认为这一运动类似于行星围绕太阳运动。实际上，电子存在于原子核周围的电子云中，电子云的最外层是原子的边界。
某一时刻电子的能量不同，其在电子云中的位置也不同。因此，电子在电子云中的位置难以预测。物理学家将这一原理称为Heisenberg不确定原理。
而电子的数目通常与原子核中的质子数是一致的。质子带正电，中子不带电，电子带负电。所以，当带负电的电子与带正电的质子数量相同时，原子就处于电稳定状态。
当外部能量激励电子脱离原子时，这种平衡将会被打破。电子数少于质子数，原子处于不稳定状态，这种原子称为离子。
