A sonda  foi concebida para conter a amostra, transmitir os sinais de radiofrequência que excitam a amostra e receber a resposta emitida. A transmissão e a receção são conseguidas utilizando bobinas de RF  concebidas especificamente para o efeito.

A sonda é inserida na parte inferior do íman e repousa no interior dos sistemas de homogeneização à temperatura ambiente. Os cabos coaxiais transportam os sinais de excitação dos amplificadores da consola para a sonda e o sinal de NMR da amostra para o recetor. Os cabos são encaminhados através de um conjunto de pré-amplificadores (a unidade HPPR) que está situado junto da base do íman ou, em sistemas NanoBay, incorporado na consola. Os  pré-amplificadores são necessários para aumentar os sinais de NMR que, normalmente, são muito fracos.

 

As sondas estão disponíveis em diferentes tipos e tamanhos. O tamanho da sonda é indicado em função dos tamanhos dos tubos de amostra compatíveis, sendo os diâmetros de tubos de 5 mm e de 10 mm os mais populares. São utilizados diferentes tipos de sondas conforme o tipo de experiência. As  sondas  seletivas foram concebidas especialmente para observar núcleos específicos, p. ex., 13C, enquanto as sondas multinucleares (X-BB ou banda larga) podem ser utilizadas para analisar uma vasta gama de núcleos. O número e a estrutura das bobinas internas são os fatores que distinguem fisicamente os vários tipos de sondas. Adicionalmente, o diâmetro externo e o comprimento da sonda é adequado às especificações dos vários ímanes (coluna larga ou coluna padrão; comprimento diferente da parte inferior ao centro do campo magnético para ímanes com intensidade de campo diferente).

Os sinais entram e saem das bobinas da sonda através dos conectores localizados na base da sonda e claramente identificados. É utilizado o mesmo cabo para transportar o sinal de e para a sonda. Cada sonda possui uma bobina interna (a  bobina de  observação). Esta bobina está localizada mais próxima do volume de amostra para maximizar a sensibilidade. O código de cores do BNC da bobina interna segue uma simples regra. É sempre da mesma cor que a faixa retangular localizada diretamente acima dos conectores BNC. A figura seguinte ilustra a rotulação de uma sonda multinuclear. Neste caso, a  bobina de   é a bobina interna.