Sondę  projektuje się w tym celu, aby utrzymywała próbkę, wysyłała sygnały o częstotliwości radiowej, które wzbudzają próbkę, i odbierała sygnały emitowane. Nadawanie sygnałów i ich odbiór odbywa się za pomocą specjalnie zaprojektowanych cewek częstotliwości radiowej (RF) .

Sondę umieszcza się w dolnej części magnesu; znajduje się ona wewnątrz cewek shim’owych o temperaturze pokojowej. Przewody koncentryczne przenoszą sygnały wzbudzające ze wzmacniaczy w konsoli do sondy, a sygnał NMR z próbki do odbiornika. Przewody są poprowadzone przez zestaw przedwzmacniaczy (HPPR), które znajdują się obok podstawy magnesu, a w przypadku systemów NanoBay wbudowane są w konsolę.  Przedwmacniacze są potrzebne do wzmocnienia sygnałów NMR, które są zazwyczaj bardzo słabe.

 

Dostępne są sondy w różnych rozmiarach i różnego typu. Wielkość sondy podawana jest w odniesieniu do wielkości probówek, które może pomieścić, przy czym najpopularniejsze są średnice probówek 5 mm i 10 mm. W zależności od rodzaju eksperymentu stosuje się różne typy sond.  Sondy  selektywne zostały specjalnie zaprojektowane w celu obserwacji konkretnych jąder, np. 13C, zaś sondy do rejestracji wielu jąder (X-BB lub szerokopasmowe) można wykorzystywać do badania szerokiego zakresu jąder. Liczba i budowa cewek wewnętrznych to parametry odróżniające fizycznie poszczególne rodzaje sond. Ponadto średnica zewnętrzna i długość sondy są zgodne ze specyfikacjami poszczególnych magnesów (średnica duża lub standardowa; różna długość od dna do środka pola magnetycznego w przypadku magnesów o różnym natężeniu pola).

Sygnały wchodzą i opuszczają cewki sondy przez wyraźnie oznakowane złącza, które umieszczono u podstawy sondy. Ten sam przewód służy do przesyłania sygnału do sondy i z niej. Każda sonda posiada cewkę wewnętrzną ( cewkę  rejestracyjną). Cewka ta znajduje się możliwie najbliżej próbki, aby zwiększyć czułość do maksimum. Oznakowanie kolorami złącz BNC cewki wewnętrznej jest zgodne z prostym schematem. Ma zawsze ten sam kolor co prostokątny pasek umieszczony bezpośrednio nad złączami BNC. Poniższy rysunek pokazuje oznakowanie sondy do obserwacji wielu jąder. W tym przypadku  cewka  szerokopasmowa jest cewką wewnętrzną.