Neuroradiologische Untersuchungen beinhalten Standard- und Spezialuntersuchungen des zentralen Nervensystems (Gehirn und Rückenmark) und der gesamten Wirbelsäule (Hals-Brust- und Lendenwirbelsäule). Bei den Standarduntersuchungen wird das Gehirn oder das Rückenmark morphologisch dargestellt, wobei durch Variation der Untersuchungstechnik verschiedene Strukturen selektiv dargestellt werden können. Dabei können Erkrankungen des Gehirns und der Wirbelsäule mit sehr hoher Sicherheit dargestellt werden. Häufige Krankheitsbilder sind z. B. entzündliche Erkrankungen des Gehirns (z. B. Multiple Sklerose), Schwindel, Kopfschmerzen, Schlaganfälle, Hirnblutungen, Hirntumore, Schädel-Hirn-Verletzungen, Bewegungsstörungen (z. B. Parkinson-Erkrankung) und zunehmende Vergesslichkeit (Demenzerkrankungen). Im Rahmen von Spezialuntersuchungen können z. B. die Hirngefäße selbst und die Durchblutung des Gehirns dargestellt werden. Erkrankungen der Wirbelsäule, die hervorragend im MRT abgeklärt werden können, umfassen z. B. Bandscheibenvorfälle, Neuroforamenengen oder auch Stressreaktionen.
Auch Nerven und Nervenkompressionssyndrome können im MRT hervorragend untersucht werden (MR-Neurographie).