MRI具有很高的敏感性和特异性，可以在放射线检査正常时发现骨坏死，是诊断早期股骨头坏死最准确的工具。
目前的观点认为在股骨头坏死早期，MRI表现为，T1加权像软骨下区出现三角形、楔形、卵形和不规则的低信号区，最典型的是出现线样或带状低信号；在T2加权像上，这个带状信号外围继续表现为低信号，而内侧则变为高信号，即T2加权像上的“双线征”，这代表着坏死骨与反应骨间隙，是纤维血管组织信号。对诊断骨坏死有高度特异性（图1）。
骨髓肿胀（ bone marrow edema，BME）信号：在T1加权上表现为低信号，T2加权上表现为高信号（图2）。BME与股骨头坏死的关系一直是学者们争论的问题，尽管长期以来BME被认为是股骨头坏死的早期表现，但在短暂性骨质疏松和短暂性骨髓肿胀综合征病例中，也同样表现为细胞外髓腔的异常。这两种情况的预后是不同的，骨坏死相关的BME会进展，需要积极治疗以保护关节，而另一种情况的BME会自发愈合，不需要太积极的治疗介入。这两种情况有一些可资鉴别的方法：短暂性BME常常是单侧发病．可有软骨下信号改变，但很少形成包裹带。确诊股骨头坏死的病例的MRI上如出现BME信号，常与症状明显和不良预后相关
软骨下骨折由于骨折间隙常有液体积聚，在MRI上常表现为软骨下T1低信号，T2和STIR高信号（图3）。由于骨折周围可能存在坏死骨髓，纤维组织、硬化，肉芽组织和脚胀等，有时骨折线在T1，加权像上不清晰；由于骨折线周围可能存在肿胀或肉芽组织，骨折线中缺少液体，或存在气体，有时骨折线在T2加权像上不清晰；由于这些原因，在诊断软骨下骨折方面MRI不如CT准确。
半数以上的股骨头坏死伴有关节腔积液。
在一些病例中，可在坏死区发现T1加权和T2加权像上都呈低信号的影像。
根据MRI信号，可以将股骨头内信号分为四种
增强MRI对于发现早期骨坏死特别有用，可用于评估股骨头缺血的情况
MRI还可以用来随访观察治疗效果
