Пол Лотербур окончил Питсбургский университет (1962). Метод магнитно-резонансной томографии изначально базировался на принципах ядерного магнитного резонанса. С 1970-х годов Пол Лотербур вел исследования в этой области сначала в Университете в Стони-Брук (штат Нью-Йорк), а затем Иллинойском университете в Урбане. До его работ метод ядерного магнитного резонанса использовался для исследования молекулярных структур. Работы Лотербура и британского ученого Питера Мансфилда создать надежные методы магнитно-резонансной томографии для получения изображений целого организма.
Лотербур предложил использовать градиент магнитного поля для определения происхождение радиоволн, излучаемых ядрами объекта исследования. Эта информация позволяет воссоздать двумерную картину организма. В 2003 году Лотербур вместе с Мансфилдом получил Нобелевскую премию за изобретение метода магнитно-резонансной томографии. Этот метод позволяет исследовать внутренние органы человека и, в отличие о рентгеновских лучей, абсолютно безвреден.