NMR 因图谱信号的纯数字化、过度的重叠范围过宽（由于相对分子质量太大）核信号弱等原因，在蛋白、多肽物质的分析中应用一直不多。随着二维、三维以及四维NMR 的应用，分子生物学、计算机处理技术的发展，使NMR 逐渐成为此类物质分析的主要方法之一。
NMR 可用于确定氨基酸序列、定量混合物中的各组分组成含量等分析中。但要应用于蛋白质分析中仍有许多问题需要解决，例如，如何使分子量大的蛋白质有特定的形状而便于定量与定性分析，如何减少数据处理的时间问题等。这些问题多有不少学者在进行研究。虽然在蛋白质分析中应用较少，NMR 在分析分子中含少于30 个氨基酸的小肽时是非常有用的，可以克服上述蛋白质分析中的缺点而达到快速准确分析的目的。