(MRI, RM, tomografia rezonansu magnetycznego) Jest główną metodą diagnostyki pierwotnych i wtórnych nowotworów ośrodkowego układu nerwowego, nowotworów głowy i szyi, jak również do wykrywania i określania stopnia zaawansowania nowotworów złośliwych w miednicy małej. Do badania stosowany jest zazwyczaj środek cieniujący - gadolin. Pozwala on na uwidocznienie naruszeń ciągłości bariery krew-mózg, charakterystycznej dla naciekania nowotworowego. Technika rezonansu magnetycznego pozwala na szczegółowe określenie strefy obrzęku wokół zmiany nowotworowej, jak i samego guza, dzięki czemu pozwala określić stopień ucisku na rdzeń kręgowy. Uzyskiwanie obrazów o większej rozdzielczości niż przy tomografii komputerowej umożliwia precyzyjne określenie granic guza, zwłaszcza podczas planowania operacji.
Metoda jest bardzo przydatna w ocenie węzłów chłonnych, diagnostyce różnicowej naciekania splotu ramiennego, ściany klatki piersiowej i osierdzia.
Pozwala też na bardzo dokładne różnicowanie zmian popromiennych od nawrotu nowotworu, co ma istotne znaczenie w trakcie obserwacji po przebytym napromienianiu klatki piersiowej.