Der Unterschied zwischen Hirntumor und gesundem Gehirn ist in einem MRT erkennbar und somit eine der wichtigsten Untersuchungsmethoden für dieses Krankheitsbild. Die Dichte, der Wasserstoffgehalt und die Bindung von Wasserstoffatomen ermöglichen es, einen Hirntumor im MRT zu erkennen. Durch das stetige Wachsen des Tumors verdrängt und infiltriert dieser das umliegende Gehirn. Dieses hat dadurch nicht genügend Platz auszuweichen und es kommt zu einer „Massenverlagerung“. Der dadurch entstehende Druck des Tumors auf das umliegende Gehirn führt häufig zu Wassereinlagerungen um den Tumor, ein sogenanntes „Hirnödem“.
Des Weiteren können Tumore im Körper Metastasen, sog. Tochtergeschwülste im Kopf bilden. Diese nehmen Kontrastmittel auf und man kann sie im MRT darstellen.