Lo spettro NMR 1D (o Risonanza Magnetica Nucleare monodimensionale) di molecole grandi e complesse, come i prodotti naturali, presenta dei complicati schemi di scissione e di segnali sovrapposti, che possono essere facilmente interpretati usando la NMR 2D (o Risonanza Magnetica Nucleare bidimensionale). A differenza della NMR 1D, la NMR 2D ha due assi di frequenza che forniscono le informazioni di accoppiamento tra il nucleo A e il nucleo B in una molecola. Il processo da cui si ottengono gli spettri 2D è composto da quattro fasi.

La prima fase è il periodo di preparazione, durante la quale il nucleo A viene eccitato con un impulso a radiofrequenza. La seconda fase è il periodo di evoluzione, o attesa t_1, che viene incrementato sistematicamente, durante questo periodo non vengono osservati dati. La fase successiva è il periodo di miscelazione, in cui viene introdotto un secondo impulso a radiofrequenza, che trasferisce la magnetizzazione agli spin del nucleo B. Nell'ultima fase, la magnetizzazione degli spin nucleari da B, viene rilevata durante il tempo di acquisizione t_2 per ogni t_1. I domini temporali t_1 e t_2 sono trasformate di Fourier nei domini di frequenza f_1 e f_2, e corrispondono a due dimensioni di spettri 2D, mentre la terza dimensione è l'intensità. Negli esperimenti 2D, l'accoppiamento tra lo stesso tipo di nucleo è chiamato “esperimenti 2D omonucleari”, mentre l'accoppiamento tra due tipi di nucleo è chiamato “esperimenti 2D eteronucleari”. Gli spettri 2D possono essere visualizzati come grafici sovrapposti o di contorno. Se presentati come grafici sovrapposti, gli spettri 2D risultano essere difficili da interpretare. Il grafico di contorno è la sezione trasversale orizzontale di un grafico sovrapposto in cui la dimensione dei cerchi mostra l'intensità del segnale. Risulta più semplice da interpretare e quindi viene preferito per l'analisi dei dati.