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磁共振成像（MRI）的基本原理是根据原子核内的质子有自旋运动的特性。偶数质子的自旋作用相互抵消，而奇数质子在自旋中产生磁矩。在磁场作用下，能产生能级间跃迁的原理而采用的一项新检查技术。与CT相比，MRI不仅能显示解剖结构，而且对软组织的对比度分辨度高，能清楚地区分脑白质与灰质，及直径仅1～2mm的病灶。可直接得到横断面、矢状面及冠状切面的三种断层图像，从三维空间对病灶作准确定位。对CT不易检出的后颅窝及脑干的病变能清楚显示，是一种非损伤性检查方法。缺点与CT比较检查费用高，所需时间长。体内装有心脏起搏器，颅脑手术后留有金属网及金属异物者属于禁忌证。从射频脉冲终止到原子核恢复平衡顺利状态所需时间，称为弛豫时间。弛豫时间有两种：T 1 （纵向弛豫间），为原子核的磁矩恢复到均匀磁场纵轴方向所需的时间。T 2 （横向弛豫时间），为受激发后磁化的自旋核垂直于均匀磁场方向上衰减至零所需的时间。T 1 ，T 2 和自旋核的质子密度P为MRI成像的主要参数。氢原子核是奇数原子核中最小，最活跃的，在人体组织中分布广，产生的信号强，因而最常被采用。人体不同器官的不同的正常组织与病理组织的T 1 及T 2 是相对固定的，而且相互之间有一定的差别。这就是MRI的成像基础。
灰阶成像：正常与病变组织存在着一定的T 1 （或T 2 ）差别转变为模拟的灰度黑白影，则可使器官及病变成像，其反应的MRI信号强度的不同或弛豫时间T 1 与T 2 的长短。当MRI图像主要反映组织间T 1 参数时（反映组织间T 1 的差别）为T 1 加权像。如主要反映组织间T 2 参数时，则为T 2 加权像。因此一个层面可有T 1 加权像和T 2 加权像两种扫描方法。在T 1 加权像中脂肪T 1 短，MR信号强，影像白质；脑与肌肉T 1 居中，影像呈灰色；脑脊液T 1 长，骨与空气含氢量少，MR信号弱，影像呈黑色，有利于观察解剖结构。T 2 加权像与T 1 加权像有所不同（例如脑脊液T 2 长，MR信号强而呈白影）能较好地显示小的病灶。结合T 1 与T 2 加权像进行对比分析，有助于病变性质的判断。
线性测量是最早应用于临床的测量方法，在MRI尚未问世之前，人们利用CT对AD患者的大脑进行线性测量研究。线性测量方法具有测量简便、易行、省时等优点，MRI线性测量比CT更加准确。MRI显示脑解剖结构较CT清晰，结合分析颅脑横断、冠状断和矢状断面像，能更准确显示AD患者的脑萎缩改变。MRI线性测量最能够将轻度痴呆的AD患者和正常老年人鉴别开来，其中以双侧颞角宽度最为敏感，其次还有内颞叶厚度、脉络膜裂宽度和钩回间距等指标，都能反映海马和颞叶的萎缩及其程度。颞角扩大结合脉络膜裂增宽，内颞叶厚度缩小，钩回间距加大和大脑横径缩短等指标诊断AD的敏感度达86.4%，特异度为85.0%，总的诊断准确率85.7%。由AD早期的病理改变常局限于颞叶或海马，而额叶新皮不受损或受损程度相对较轻，所以反映额叶萎缩指标，如纵裂宽度、双额指数、侧脑室额角间宽度等，对诊断AD的敏感度较差。无论正常对照还是AD组，年龄与内颞叶宽度、颞角宽度和钩回间距显著相关，提示随年龄增加海马均逐渐发生萎缩。但正常老年人的认知功能减退与大脑额叶的退行性变相关，而患者认知功能下降与颞叶海马萎缩有关。MRI线性测量海马和颞叶萎缩是早期诊断AD的方法之一，其测量简便、易行，有较大推广价值，其缺点是可能受脑特定结构解剖形态不规则的影响，使测量指标欠准确。
由于MRI能清晰显示脑组织，无颅底伪影的干扰，能清楚区分脑灰质和白质，使测量更精细和准确。应用MRI能测整个颞叶或者海马、杏仁核等结构的体积。测量时，选择T 1 加权像，并选择不同的切层方位能全面显示AD病理形态学的改变。也可以应用GE脉冲序列二维扫描获取T 1 加权像的容积数据，再进行横断、矢状和冠状位层面的重建，然后进行脑特定部位结构的测量研究。目前已经知道，AD患者尚未出现颞叶萎缩时，首先有海马和杏仁核萎缩。如果MRI显示海马和杏仁核萎缩，则能做出AD的早期诊断。应用MRI测量可选择不同的测量指标，包括杏仁核、海马和海马旁回（简称旁回）的体积，颞叶、侧脑室颞角、侧脑室体部断面和外侧裂的面积等指标进行定量研究。
MRI的T 1 加权像能清楚地显示脑解剖结构，有利进行测量研究。T 2 加权像有利于显示病灶，在T 2 加权和FLAIR像脑灰质呈灰色中等信号，脑白质呈里黑色低信号。T 2 加权和FLAIR成像对脑内病变十分敏感，在CT尚无白质密度减低时，MRI的T 2 加权和FLAIR像即能显示脑白质的高信号。通常AD患者无脑实质病变或者病变程度较轻；相反，血管性痴呆患者脑实质的病变严重，这也是两者鉴别诊断征象之一。除年龄外，白质变化常见于血管危险因存在，如高血压、糖尿病、心血管病。