Poiché ¹H è l'isotopo comunemente più osservato negli esperimenti NMR, lo tratteremo ora in maggiore dettaglio. Un nucleo ¹H contiene un singolo protone e gli spettri in cui 1H è il nucleo di osservazione vengono normalmente indicati come spettri del protone .

Precedentemente si è detto che un protone in un magnete 11,7 T ha una frequenza di risonanza di base di circa 500 MHz e che la frequenza di risonanza dipenderà dall'ambiente atomico locale. Un protone in una molecola di cloroformio risuona ad una frequenza leggermente diversa rispetto a quella di un protone di benzene (C₆H₆). Pertanto, la frequenza emessa funge da indicatore e fornisce agli analisti informazioni qualitative sull'ambiente atomico locale circostante il protone. Questa è la base della risonanza magnetica nucleare (NMR).

La variazione della precisa frequenza di risonanza viene indicata come “chemical shift” (spostamento chimico) . La frequenza di risonanza viene spostata dall'effetto degli atomi vicini ed in particolare dalla forza di schermatura magnetica degli elettroni locali descritta precedentemente. L'ampiezza dello spostamento viene misurata normalmente in ppm relativamente al picco TMS, riferito a 0 ppm.

La maggior parte dei protoni, indipendentemente dal composto organico a cui sono legati, rivelano spostamenti chimici in una gamma di 14 ppm di TMS.