Auch in der Neurologie hat sich die MRT aufgrund der hohen Detaildichte der Bildgebung etabliert, zunächst als hilfreiche Ergänzung zur Röntgen-basierten CT. Mittlerweile verwendet die Neuroradiologie die MRT für die Diagnostik von Hirnnerven. Schnittbilder des Gehirns machen die Analyse von Hirnfunktionen möglich. Neurochirurgen nutzen die MRT-Technik für die Operationsplanung von Hirntumoren. Besonders gut in der Darstellung weichteildichter Gewebe, ist mittels MRT die Position eines Gehirntumors auch in den problematischen tief liegenden Regionen exakt bestimmbar, ein chirurgischer Eingriff lässt sich daher punktgenau planen und unnötige Gewebeverluste sind noch besser vermeidbar.