Opis widm protonowych NMR był dotąd znacznie uproszczony przez fakt, że wszystkie sygnały, z wyjątkiem sygnałów pierścienia benzenowego w octanie benzylu, były singletami. Strukturę związku organicznego etylobenzenu i odpowiadające mu widmo protonowe zilustrowano odpowiednio na rysunkach przedstawiających etylobenzen i widmo etylobenzenu. Tak jak poprzednio protony zostały oznaczone jako trzy odrębne grupy odpowiadające trzem podstawowym otoczeniom atomowym.

Najbardziej oczywistą różnicą między sygnałami występującymi w tym widmie oraz sygnałami w widmie octanu benzylu jest rozszczepienie na  multiplety. Sygnał emitowany przez protony z grupy CH₃ jest  trypletem, a sygnał protonów z grupy CH₂ jest  kwartetem. Należy również zauważyć, że położenia sygnałów nie nakładają się. Protony grupy CH₃ w octanie benzylu emitują sygnał przy 1,85 ppm, a odpowiednie protony grupy CH₃ w etylobenzenie emitują sygnał przy 1,25 ppm będący trypletem. Nie jest to zaskakujące, ponieważ dwie grupy CH₃ znajdują się w różnych otoczeniach chemicznych.

Przyczyną rozszczepienia multipletu jest zjawisko znane jako sprzężenie spinowo-spinowe. Pełny opis tego zjawiska wykracza poza zakres tego podręcznika, czytelnik zaś powinien zapoznać się ze standardowym podręcznikiem poświęconym spektroskopii NMR w celu uzyskania szczegółowych informacji. Na potrzeby niniejszej instrukcji wystarczy krótki opis sprzężenia spinowo-spinowego.

Rozszczepienie sygnałów NMR na rysunku przedstawiającym etylobenzen wynika z oddziaływania magnetycznego między sąsiednimi protonami. Dwa protony H_f są magnetycznie równoważne i nie oddziałują ze sobą. Podobnie trzy protony H_e są magnetycznie równoważne i nie wpływają na siebie nawzajem. Ale dwa protony H_f i trzy protony He znajdują się w różnych otoczeniach lokalnych i są ze sobą „sprzężone” poprzez elektrony wiążące. Wynik wypadkowy tego sprzężenia to rozszczepienie sygnałów NMR na skutek oddziaływania dwóch grup ze sobą.

Dwa protony H_f mogą w sumie występować w trzech możliwych stanach magnetycznych (wynika to z orientacji spinów, stąd też nazwa sprzężenie spinowo-spinowe). W wyniku sprzężenia sygnały NMR emitowane przez protony H_e rezonują przy trzech możliwych częstotliwościach i obserwuje się triplet.

Podobnie działanie protonów He powoduje rozszczepienie sygnałów H_f. Trzy protony He mogą w sumie występować w czterech możliwych stanach magnetycznych. W rezultacie protony H_f rezonują przy czterech możliwych częstotliwościach, rozszczepiając sygnał na kwartet.

Sygnały protonów pierścienia benzenowego zostały również rozszczepione w wyniku braku równoważności magnetycznej i wynikającego z niego sprzężenia spinowo-spinowego. Powstaje pytanie, dlaczego protony CH₂ i CH₃ w cząsteczce etylobenzenu oddziałują ze sobą, a dwie porównywalne grupy protonów w octanie benzylu tego nie robią. Odpowiedzią jest liczba wiązań oddzielających obie grupy. W cząsteczce etylobenzenu obie grupy protonów są przyłączone do sąsiednich atomów węgla i można oczekiwać, że będą na siebie oddziaływać w wystarczającym stopniu. Natomiast w przypadku octanu benzylu oba atomy węgla C_c i C_b są połączone poprzez dwa dodatkowe wiązania między atomem tlenu a kolejnym atomem węgla. W wyniku tego grupy protonów są zbyt oddalone od siebie, aby wystąpiło istotne sprzężenie spinowo-spinowe.