由美国的 H·M·麦康奈尔于1965年创立，系指将一种稳定的自由基（最常用者为氮氧自由基）结合到单个分子或处于较复杂系统内的分子上的特定部位，而从电子顺磁共振波谱取得有关标记物环境的信息。在进行自旋标记时，应注意到尽量保持专一性和减少对天然系统的生物特性和分子特性引起的扰动。
自旋标记物有4个优点：①对溶剂的极性敏感，因此得以探究标记物周围环境的疏水性或亲水性；②对分子转动速率极为敏感，因此能计测标记物的环境内所容许的活动程度，特别是计测由某种生化过程引起生物分子构象的改变；③EPR波谱较简单，易于分析，由14N引起的三峰波谱能提供许多有价值的信息；④不存在来自抗磁性环境的干扰信号。
自旋标记物可通过共价键或通过象酶与辅酶、酶与底物、抗体与半抗原，以及膜与甾体的相互作用中所包含的那些非共价的引力被连接到目的物。自旋标记法现已被广泛应用于研究生物高分子的构象、酶的活性部位的结构、脂质体和生物膜的结构及应用于免疫分析。
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