Lauterbur qui ý tưởng về máy "Chụp cộng hưởng từ" cho một cuộc động não trong một lần ngồi tại tiệm ăn "Big Boy" ở ngoại ô thành phố Pittsburgh, với mẫu máy "Chụp cộng hưởng từ" đầu tiên vẽ phác trên tấm khăn ăn.[3][5] Cuộc nghiên cứu sâu xa hơn dẫn tới Giải Nobel được thực hiện ở Đại học Stony Brook[6] trong thập niên 1970.

Giải Nobel Vật lý năm 1952 dành cho Felix Bloch và Edward Purcell là về việc phát triển lãnh vực Cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), nguyên tắc khoa học cho việc "Chụp cộng hưởng từ". Tuy nhiên, hàng mấy thập kỷ sau "cộng hưởng từ" chỉ được sử dụng chủ yếu để nghiên cứu cấu trúc hóa học của các chất. Phải đến thập niên 1970 nhờ sự phát triển của Lauterbur và Mansfield máy "Chụp cộng hưởng từ" mới được sử dụng để chụp các hình cơ thể.

Lauterbur đã sử dụng ý tưởng của Robert Gabillard (triển khai trong luận án tiến sĩ của ông năm 1952) về việc đưa các gradient vào từ trường cho phép để xác định nguồn gốc của các sóng vô tuyến phát ra từ các hạt nhân nguyên tử của các đối tượng nghiên cứu. Thông tin không gian này cho phép tạo ra các hình ảnh hai chiều.[3]

Khi Lauterbur dẫn dắt công trình nghiên cứu của mình tại Đại học Stony Brook, thì máy "cộng hưởng từ hạt nhân" tốt nhất của trường thuộc về phân khoa Hóa học; ông đã phải sử dụng nó để làm các thí nghiệm vào ban đêm, rồi phải thận trọng điều chỉnh trả lại cách bố trí của máy y nguyên như lúc ông chưa sử dụng.[7]

Một số các hình ảnh đầu tiên mà Lauterbur chụp trong đó có các hình chụp một con vẹm (clam) mà cô con gái của ông nhặt từ bãi biển Long Island Sound (Eo biển Long Island)[3] và 2 ống nghiệm nước nặng đặt bên trong một ly thủy tinh có vòi rót (beaker) chứa nước thông thường; thời đó không có kỹ thuật chụp hình nào khác có thể phân biệt hai loại nước. Thành tựu cuối cùng này đặc biệt quan trọng vì cơ thể con người gồm phần lớn là nước.[7]

Khi Lauterbur lần đầu gửi tài liệu khoa học về những khám phá của mình cho tờ Nature, ban biên tập báo này đã từ chối công bố. Ban biên tập tạp chí Nature cho rằng các hình ảnh kèm theo tài liệu khoa học này quá mờ, dù chúng là những hình ảnh ban đầu chỉ ra sự khác biệt giữa nước nặng và nước thông thường.[3] Về lần từ chối ban đầu này của tạp chí Nature, Lauterbur đã nói: "Bạn có thể viết toàn bộ lịch sử khoa học trong 50 năm vừa qua về những tài liệu khoa học bị các tạp chí Science hoặc Nature từ chối đăng".[7]

Lauterbur đã khăng khăng yêu cầu họ xem xét lại lần nữa, lần này tờ báo đã đăng và ngày nay được biết đến như một bài báo khoa học cổ điển của tạp chí Nature.[8]

Peter Mansfield của Đại học Nottingham tại vương quốc Anh đã tiếp tục đưa công việc ban đầu của Lauterbur đi một bước xa hơn, bằng cách triển khai một quá trình toán học để tăng tốc độ đọc hình ảnh.[7]

Lauterbur đã không thành công khi nộp đơn xin bằng sáng chế để thương mại hóa công trình khám phá của mình.[9] Trường Đại học Stony Brook đã quyết định không theo đuổi bằng sáng chế, với lý do là các chi phí quá cao sẽ không bõ bèn gì. Lauterbur đã cố gắng yêu cầu chính phủ liên bang trả tiền cho một nguyên mẫu máy "chụp cộng hưởng từ" trong nhiều năm ở thập niên 1970, và quá trình này kéo dài một thập kỷ.[10]

Trong lúc đó, đại học Nottingham đã nộp đơn xin bằng sáng chế mà sau này đã làm cho Mansfield trở nên giàu có.[10]

Tổng thống Hoa Kỳ George W. Bush cùng 6 người Mỹ đoạt giải Nobel năm 2003 trong Oval Office (văn phòng hình trái xoan). Từ trái sang phải: Tiến sĩ Roderick MacKinnon, thành phố New York (giải Nobel Hóa học); Tiến sĩ Anthony Leggett, Urbana, Illinois (giải Nobel Vật lý); Tiến sĩ Robert Engle, thành phố New York (giải Nobel Kinh tế); Tiến sĩ Alexei Abrikosov, Argonne, Illinois (giải Nobel Vật lý); Tiến sĩ Peter Agre, Baltimore, Maryland (giải Nobel Hóa học); Tiến sĩ Paul Lauterbur, Urbana, Illinois (giải Nobel Sinh lý và Y khoa).