包括正常脑功能的基础研究与临床应用的研究，目前涉及的主要方面包括:神经生理学和神经心理学 。
fMRI 最早应用于神经生理活动的研究，主要是视觉和功能皮层的研究。后来随着刺激方案的精确、实验技术的进步，fMRI 的研究逐渐扩展于听觉、语言、认知与情绪等功能皮层及记忆等心理活动的研究。
对于脑神经病变的fMRI 研究，已有大量的论文报道，涉及到癫痫、帕金森综合症、阿尔茨海默病(AD)、多发性脑硬化(MS)及脑梗死等方面。由于其时间、空间的分辨高，所以对疾病的早期诊断、鉴别、治疗和愈后的跟踪具有重要的意义。在精神疾病方面，对精神分裂症患者、抑郁症患者也有相应的研究。
fMRI 对于神经疾病的研究、诊断、进展估计及实验性干预治疗效果的评价，能提供敏感、客观精确的信息评价。对肿瘤病变的手术及放疗计划的制定、预后估计、减少手术损伤和并发症，提高术后生活质量具有重要意义。
fMRI 的实验设计主要采用"基线-任务刺激的OFF-ON 减法模式"来实现。
通过外在有规律的、任务与静止状态的交互刺激，得到激活条件与控制条件下同一区域的信号，经过傅立叶转换后获得一系列随时间推移的动态原始图像。图像后处理时，通过设定阈值使两种状态下的原始图像进行匹配减影，减影图像经过像素平均化处理后，使用统计方法重建可信的功能激发图像。目前常用的统计方法主要是相关分析、t 检验。通过这些后处理我们不但可以提高实验结果的可信度，并可有效地消除部分图像伪影。
技术方面，对于小血管BOLD 效应与场强的平方成正比，所以fMRI 的研究较适合于在高场强的系统上进行。研究表明，场强在1.5T 以下的系统不适于进行脑功能研究。对成像序列的要求，一般使用T2*效应敏感的快速成像序列，如GRE、GRE-EPI、SE-EPI 等。
目前大多数fMRI成像需要1.5-2.0T以上高场强的MR设备，一般使用对T2效应敏感的GRE序列和快速成像EPI序列。单纯GRE序列成像的缺点是图像采集时间较长，成像层面数量有限，图像容易受运动影响而产生伪影。EPI是由MansField在1997年首次阐述的[5]，该技术把经典成像中的多次扫描简化为一次扫描，使成像速度得到巨大提高，目前大多数高场强MR机都采用GRE与EPI相结合的序列EPI。梯度场切换速度快，单次或少于一次激发便可完成整个K空间的数据采集，成像时间可缩短至30-100ms，这样大大降低了运动伪影。
