Uma vez que o ¹H é o isótopo observado mais frequentemente em experiências de NMR, este tópico será abordado em maior detalhe nesta secção. O núcleo de ¹H contém um único protão e os espectros em que o ¹H é o núcleo de observação são normalmente referidos como espectros de protões .

Foi mencionado anteriormente que um protão num íman de 11,7 T apresenta uma frequência de ressonância básica de aproximadamente 500 MHz, mas a frequência de ressonância precisa depende do ambiente atómico local. Um protão numa molécula de clorofórmio apresenta uma frequência de ressonância ligeiramente diferente do que um protão numa molécula de benzeno (C₆H₆). Consequentemente, a frequência emitida funciona como um identificador que fornece informações qualitativas aos analistas acerca da vizinhança atómica local em que um protão está situado. Este é o fundamento da NMR.

A variação na frequência de ressonância precisa é referida como o “desvio químico  ”. A frequência de ressonância é desviada pelo efeito dos átomos vizinhos e, particularmente, pela intensidade da blindagem magnética dos eletrões locais, conforme mencionado anteriormente. A dimensão do desvio é normalmente medida em ppm em relação ao pico de TMS, o qual é estabelecido como uma referência a 0 ppm.

A maioria dos protões, independentemente do composto orgânico a que estão ligados, apresentam desvios químicos no intervalo de 14 ppm em relação a TMS.