自旋是电子、质子和中子描述粒子角动量的固有属性。有两种不同的自旋状态:1/2和-1/2。在大多数原子中，总自旋等于0，因为不同的自旋态相互抵消。只有质子/中子数为奇数的同位素具有非零自旋，并且在核磁共振实验中是活跃的，例如¹³C,¹H,¹⁵N。