Técnicamente se define como "el estudio del movimiento molecular del agua en el organismo". Su aplicación más importante es en el infarto cerebral agudo. En este caso se constituye en el método complementario de elección y con capacidad de detectar en el menor tiempo posible una lesión de estas características. Si a esto le sumamos que, hoy día, el ataque cerebral agudo (ACV) es potencialmente reversible con un adecuado tratamiento, dentro de las primeras 6 hs. de haber comenzado el episodio, resulta evidente su eficacia en beneficio de la recuperación clínica del paciente. La Difusión por RM también posee otras indicaciones de gran utilidad, entre las cuales podemos mencionar la posibilidad de detectar la presencia de un absceso cerebral y poder diferenciarlo de un quiste tumoral, con los consecuentes resultados clínicos, pronósticos y terapéuticos que ellos implica.
En los últimos años y gracias a la incorporación de nueva tecnología se pueden realizar estudios de difusión en el resto del cuerpo siendo sumamente útil su aporte en la detección y diagnóstico diferencial en diferentes patologías de los órganos abdominales y pelvis menor (hígado, páncreas, riñones, ovarios, útero, próstata y ganglios linfáticos).