Under andra världskriget deltog Purcell i utvecklingen av radartekniken. De härvid vunna erfarenheterna använde han för att få atomkärnor att ”svänga i takt” med en radiovåg. Genom dessa arbeten utvecklade han den spektroskopi som kallas NMR (kärnmagnetisk resonans) och som har fått vidsträckta tillämpningar inom naturvetenskap och medicin.