電子自旋共振是一種檢測未配對電子的光譜。用于檢測過渡金屬離子或有機化合物中的自由基。

樣品中的不成對電子放置在磁場的影響下，特定的能量（頻率）的微波的共振吸收，以及高的能量水平，以一個過渡到。利用這種現象，電子自旋共振可以檢測未配對的電子。

電子自旋共振是電子自旋系統對交變磁場的響應。因此，吸收曲線由復數導納的虛部表示。

從原理上想到的裝置的結構是連續改變要照射在放置在特定磁場中的樣品上的微波的頻率的裝置。但是，由于在發明裝置時難以使用使微波的頻率連續變化的機構，因此，以一定頻率的微波照射樣品，并使用電磁體連續施加于樣品的磁場。開發了一種設備來更改。當前的ESR測量設備也采用這種形式。

在室溫下可以檢測到具有穩定的不成對電子的無機樣品，但是要檢測壽命短的不成對電子，可以通過使用液氮（77K）或液氦（4.2K）冷卻樣品來調節溫度。可以使用裝置（低溫恒溫器）進行檢測。

為了識別檢測到的信號，使用了從照射的微波的頻率和從中檢測到信號的磁場強度計算出的g值。

EPR在固態物理學中用于基團分配和定量。另外，它在生物學和醫學領域中用作生物自旋探針的標記，在化學領域中，它還用于跟蹤反應途徑和復雜化學。

在考古學和古生物學中，輻射越舊，用于確定化石骨骼和鐘乳石年齡的未成對電子數量就越大。

自由基是高度反應性的，并且在大多數情況下它們在生物環境中不以很高的濃度存在，因為當被自由基剝奪一個電子的分子將電子從另一個分子中拉出時，該分子進一步形成自由基。反應按鏈進行。由于粘附在細胞特定部位的低反應性自由基的發展，有可能獲得有關所謂自旋標記或自旋探針分子環境的信息。

在生物化學領域，它用于檢測電子轉移所涉及的蛋白質所具有的金屬簇中的不配對電子。例如，在光合作用相關的研究中，它已被用于檢測光化學反應中心和鐵氧還蛋白所具有的鐵硫簇。

更詳細的分析可能需要高磁場的高頻分析儀器。此類設備在中型實驗室中找不到，但已安裝在格勒諾布爾，法國的ILL（Laue-Langevin研究所）和美國的塔拉哈西。