Från början av 1970-talet arbetade Mansfield, parallellt med den amerikanske kemisten Paul Lauterbur, med att möjliggöra användningen av kärnmagnetisk resonans (NMR) för en avbildning av biologiska strukturer baserad på subtila skillnader i kemisk sammansättning, t.ex. vattenhalt, mellan olika partier av den undersökta volymen.