En los ámbitos de la resonancia magnética nuclear (RMN) y de la imagen por resonancia magnética (IRM), se recoge bajo el término relajación el conjunto de procesos por los que la magnetización nuclear recupera el equilibrio tras un pulso de un campo magnético externo. La aplicación de un campo magnético fijo a lo largo de un eje para dar una dirección estable a la magnetización, y de una serie de pulsos de campo perpendiculares para rotar la magnetización y a continuación dejar que vuelva a relajarse son la base de estas técnicas. Por tanto, estos procesos de relajación son de enorme importancia práctica para el diseño y comprensión de experimentos en RMN e IRM; por otro lado también tienen implicaciones en estudios fundamentales sobre decoherencia cuántica, computación cuántica e imanes moleculares.

Fundamentalmente, se considera la evolución de las magnetizaciones en dos sentidos independientes, ambos aproximados por un decremento exponencial y caracterizados por tiempos característicos, análogos a los tiempos de vida medios:

• Relajación longitudinal: la componente del vector de magnetización M que es paralela al campo magnético principal B₀ es llamada magnetización longitudinal (M_z). El conjunto de procesos mediante los que se recupera a la magnetización en equilibrio térmico M₀, por ejemplo tras un giro de 180º en el que cambia de signo, es llamado relajación longitudinal o relajación espín-red, y se caracteriza por una constante de tiempo T₁.

${\displaystyle M_{z}(t)=M_{z}(0)\cdot \left(1-e^{-t/T_{1}}\right)\,}$

• Relajación transversal: la componente del vector de magnetización M que es perpendicular al campo magnético principal B₀ es llamada magnetización transversal(M_xy, M_T, o ${\displaystyle M_{\perp }}$). El conjunto de procesos mediante los que decae hasta prácticamente cero, por ejemplo tras un giro de 90º en el que su valor se hace máximo, es llamado relajación transversal o relajación espín-espín, y se caracteriza por una constante de tiempo T₂.

${\displaystyle M_{xy}(t)=M_{xy}(0)\cdot e^{-t/T_{2}}\,}$