ЯМР является одним из наиболее мощных и широкоиспользуемых методов, применяемых для идентификации органических соединений. Процедура идентификации соединений с использованием ЯМР в той или иной степени включает в себя решение обратной задачи метода ЯМР - установление исходного соединения по его свойствам. Эта задача гораздо сложнее прямой задачи – вычисления спектра ЯМР по известным значениям химических сдвигов и констант спин-спинового взаимодействия. Известно, что хотя обратная задача не всегда имеет единственное решение, использование дополнительной информации, такой как результаты других методов и правил структурной химии позволяет свести неопределённость к нулю.  Поэтому метод ЯМР или используется совместно с другими физическими методами - такими как инфракрасная и масспектроскопия, или, если доступна некоторая дополнительная информация, такая как качественный состав или некоторые химические свойства, протонный и (или) ¹³C спектры сами по себе могут быть использованы для определения структуры соединения. В последующих разделах будет продемонстрировано применение ЯМР в комбинации с разными дополнительными методами и с использованием химических свойств, в а также будет показан алгоритм, идентификации соединений с использованием ЯМР. Наиболее подробно, все высказываемые предположения объясняются при обсуждении первых примеров.