В своей первоначальной теории магнитного резонанса Блох [4] исходил из системы феноменологических уравнений, описывающих поведение компонент суммарного (макроскопического) вектора намагниченности образца 
. Если каким-либо образом, например, путём подачи поля H1, вывести из равновесного состояния, то после выключения H1, как предположил Блох по аналогии с уравнением (20)
,
равновесное значение Mz будет устанавливаться по закону
, (35)
где 
– равновесное значение намагниченности (
– статическая ядерная магнитная восприимчивость). С другой стороны, равновесное значение компонент Mx и My, как выяснилось выше, равно нулю, поэтому Блох предположил, что эти компоненты стремятся к равновесию с характеристическим временем Т2, которое он назвал временем поперечной релаксации. Соответствующие дифференциальные уравнения запишутся в виде
(36)
Учитывая кроме релаксационных членов (35), (36) движение магнитного момента под действием поля H, можно записать уравнение Блоха во вращающейся системе координат как
. (37)
Решения этого уравнения для отдельных компонент момента в ВСК при определённых условиях могут быть записаны в виде [2]
; (38а)
; (38б)
; (38в)
где 
.
На рис. 3 представлены графики величин 
и 
в зависимости от 
. В лабораторной системе координат компоненты и вращаются вокруг оси z с угловой частотой w. Следовательно, если, как это обычно делается в экспериментах по ЯМР, установить приёмную катушку в плоскости xy, то в ней будет наводиться ЭДС. При этом в зависимости от сдвига фаз между переменным полем H1 и ЭДС, наводимой в катушке, можно наблюдать сигнал поглощения, пропорциональный , или дисперсии, пропорциональный . Вместо для характеристики поглощения часто пользуются так называемой нормализованной функцией формы линии 
. По определению 
.
Рис. 3. Кривые поглощения () и дисперсии () в соответствии с уравнениями Блоха
Уравнения Блоха и их решения справедливы главным образом для одиночных линий в жидкостях, однако они очень наглядны, особенно с точки зрения описания релаксационных процессов.
