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化学位移 是指由于原子核的不同分子环境引起的共振频率的微小变化。例如，脂肪中的 ¹H 质子位于长链甘油三酯中，并被电子云覆盖。这些电子云部分地屏蔽了脂肪质子免受外加磁场的全部影响。然而，水的 ¹H 质子受到的屏蔽较少，因为它们的电子云被高负电性氧原子拉离它们。由于电子云的这种不同屏蔽，脂肪质子会经历略弱的局部磁场，并且会以比附近的水质子产生略低的频率共振。频率差异非常小，大约为百万分之 3.4 (ppm) 或 3.4 x 10^-6。在 1.5 T 时，这对应于大约 215 Hz 的绝对频率差。在 3.0 T 时，差异是两倍大，或大约 430 Hz。在常规 MR 成像中，空间位置是根据共振频率沿频率编码方向分配的。如果水和脂质子同时存在于一个体素中，则脂质子发出的信号的频率将低于水质子的频率。因此，如果系统频率设置为水， 则来自脂质质子的信号似乎是由来自磁场下部另一个体素的水质子产生的。因此，当在最终图像中分配图像信号强度时，脂肪质子的位置将在空间上错误地映射到读出梯度场的下部。 
这种脂肪和水像素的错误映射会在解剖对象的任一侧产生的白色或暗色带，宽度为一对多个像素。该伪影最常见于被脂肪包围的含水结构（肝脏、肾脏、视神经、鞘囊、肌肉、神经束）周围。请注意，在下图中，每个肾脏的左侧都有一条黑色条带，右侧有一条白色条带。黑带出现在哪一侧取决于整个图像的频率编码梯度是从左到右增加还是减少。在所示的肾脏、膝盖和腿部示例中，频率从左到右增加。鞘囊的图像是一个例外。它的频率从左到右递减。因此化学位移暗带出现在鞘囊左侧。
膝盖中的细微化学位移伪影。频率编码是从 L 到 R。软骨厚度的明显差异是伪影造成的，由骨髓脂肪信号的变化引起。 
脊柱中类似的细微伪影。频率编码方向是 S-to-I。由于骨髓和椎间盘之间的化学位移，椎骨的不同皮质厚度是伪影造成的。 化学位移伪影的大小可以很容易地根据成像前选择的两个参数提前计算：接收带宽和频率编码矩阵的大小。例如，如果选择的总接收带宽为 32 kHz，频率编码方向有 256 个像素，则每个像素的带宽为 32,000/256 = 125 Hz。由于 1.5 T 的脂肪-水频率差约为 215 Hz，因此化学位移伪影的大小将为 (215 Hz) ÷ (125 Hz/像素) = 1.7 像素。减少每像素的带宽会加重这种伪影。因此，在化学位移伪影可能掩盖重要界面（例如，视神经和眼眶脂肪之间）的位置，通常应避免使用窄带宽技术。由于化学位移伪影是基于频率的 MR 信号的空间错误映射，因此通常（但不绝对）会在频率编码方向上看到它。此外，在 2DFT 成像中，回想一下层面选择是由频率变化定义的。在这种采集方法中，化学位移伪影不仅可能出现在成像平面内，而且还可能出现在层面之间（即，在层面选择方向上）。层面间化学位移伪影可能在某些解剖结构周围显示为深色或浅色“光晕”；其他则不太明显，会导致图像质量的细微下降。最后，应该意识到化学位移伪影不仅发生在水和脂肪之间，而且出现在具有不同化学位移的任何两种物质的界面处。例如，硅油（用于眼科）和水之间的化学位移约为 4.4 ppm；硅胶（在乳房假体中）和水之间的含量约为 4.7 ppm。因此，在通常使用硅胶注射或植入物的位置，如乳房、头部和颈部以及四肢，可能会看到化学位移伪影。破裂的乳房假体中水滴和硅胶连接处的化学位移伪影（“沙拉油征”）
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