Ponieważ w eksperymentach NMR najczęściej obserwowanym izotopem jest ¹H, zostanie on omówiony poniżej bardziej szczegółowo. Jądro ¹H zawiera jeden proton, dlatego widma, w których obserwowanym jądrem jest ¹H, określa się zazwyczaj jako  widma protonowe.

Jak wspomniano wcześniej, proton w magnesie o indukcji 11,7 T charakteryzuje się podstawową częstotliwością rezonansową w przybliżeniu 500 MHz, jednak dokładna wartość częstotliwości rezonansowej zależy od lokalnego otoczenia atomowego. Proton w cząsteczce chloroformu rezonuje z częstotliwością trochę inną od częstotliwości protonu w benzenie (C₆H₆). W związku z tym częstotliwość emitowana jest rodzajem znacznika, który daje analitykowi informacje jakościowe dotyczące lokalnego otoczenia atomowego, w którym znajduje się proton. Zjawisko to jest podstawą spektroskopii NMR.

Zmiana dokładnej wartości częstotliwości rezonansowej nosi nazwę przesunięcia chemicznego . Częstotliwość rezonansowa zostaje przesunięta wskutek oddziaływania sąsiednich atomów oraz od wielkości przesłaniania przez elektrony znajdujące się w pobliżu, co omówiono wcześniej. Wielkość przesunięcia mierzy się zazwyczaj w jednostkach ppm względem piku TMS, dla którego przyjmuje się wartość 0 ppm.

Niezależnie od tego, w jakim związku organicznym się znajdują, większość protonów charakteryzuje się przesunięciem chemicznym w zakresie 14 ppm od TMS.

Powyższy rysunek pokazuje typowe przesunięcia chemiczne protonów w związkach organicznych.