A espectroscopia de correlação homonuclear, ou COSY, é uma técnica de RMN bidimensional que fornece informações sobre prótons acoplados. Normalmente, o acoplamento geminal e vicinal são observados. Por exemplo, considere o espectro COSY do acetato de etila, onde seu espectro de RMN de próton 1D é plotado ao longo dos eixos vertical e horizontal com sua escala de deslocamento químico correspondente. Três pontos na diagonal correspondentes aos três picos no espectro de próton 1D são chamados de picos diagonais. O espectro COSY é simétrico em relação à diagonal, com sinais acima e abaixo da diagonal chamados picos cruzados ou picos fora da diagonal. Uma linha imaginária é desenhada a partir de picos diagonais paralelos ao eixo horizontal, levando a um pico cruzado. Uma linha vertical é então desenhada do mesmo pico cruzado em direção ao pico diagonal para correlacionar os picos. Os picos fora da diagonal que correlacionam os multipletos em 1,25 e 4,2 ppm indicam que os prótons metila estão acoplados aos prótons metileno. O sinal em 2 ppm não está associado a picos cruzados porque os prótons não estão envolvidos no acoplamento homonuclear. Um espectro COSY é útil quando multipletos sobrepostos complicam o espectro 1D correspondente.