在90度脈衝以後，xy平面的磁化向量會按照時間常數爲T2的指數函數衰減。而實際上測得的信號比這個理論衰減過程更快，相應的時間常數爲T2*。關於T2 和T2*的定義在上一篇文章《磁共振中T1，T2和T2*的原理和區別》中已有闡述。
T2*衰減的原因是磁場的不均勻導致不同位置處的原子核旋轉頻率不一樣，在磁場強度較低的地方旋轉得慢，在磁場強度較高的地方旋轉得快，因此經過一定時間後，不同位置處的原子核旋轉相位不一樣 (dephase 失相位），它們的磁化向量的方向分佈更分散，這些向量之和的幅值就小了。
梯度回波的產生過程是：如果人爲的再添加一個磁場梯度，使磁場的不均勻程度更大，那麼就會進一步加速T2*衰減，經過一段時間，將磁場梯度翻轉。之前磁場強度較低的地方反過來具有較高的磁場強度，之前旋轉得慢的原子核就旋轉得更快了。相應地，之前磁場強度較高的地方反過來具有較低的磁場強度，之前旋轉得快的原子核就旋轉得更慢了。經過一定時間，之前的失相位就會被抵消，不同位置處的原子核相位重新同步，它們的磁化向量的方向分佈更集中，這些向量之和的幅值就逐漸增大了。此時測得的信號就是一個梯度回波信號。
值得注意的是，只有施加磁場梯度產生的失相位纔在添加反向磁場梯度後被抵消，由於其他原因產生的磁場不均勻（例如B0的不均勻）是不會被抵消的，因此梯度回波的幅值是由T2*決定的。
通過下圖可以更直觀的理解：
自旋迴波的產生過程是：在90度脈衝以後，由於磁場不均勻，不同位置處的原子核失相位。此時添加一個180度脈衝，使磁化向量沿着x軸翻轉180度，那麼之前正相位的原子核（旋轉得快）得到負的相位，之前負相位的原子核（旋轉得慢）得到正相位。180度脈衝前後原子核旋轉速度不變，經過一段時間後，失相位被抵消，可以獲得回波信號。自旋迴波的幅值取決於T2。
如下圖所示：
