Składa się z pojedynczego impulsu RF (p1), po którym następuje określony czas ewolucji (t1), następnie drugi impuls (p2), po którym następuje czas akwizycji (t2).
Dwuwymiarowe widmo, otrzymane z eksperymentu COSY, wzdłuż obu osi ma częstości dla jednego izotopu, najczęściej wodoru (1H). Piki diagonalne (na przekątnej widma) odpowiadają pikom w eksperymencie 1D-NMR, podczas gdy piki pozadiagonalne identyfikują wzajemnie sprzężone pary jąder.
Piki pozadiagonalne powstają w wyniku tzw. transferu magnetyzacji. Pozycja takiego piku będzie zależna od stałych ekranowania jąder, których dotyczy ten pik, więc jedna współrzędna będzie miała wartość przesunięcia chemicznego jednego jądra, a druga współrzędna będzie miała wartość przesunięcia chemicznego drugiego jądra. Każde połączenie daje dwa symetryczne względem przekątnej sygnały pozadiagonalne powyżej i poniżej przekątnej. mały|300x300px|Widmo 1H COSY progesteronu. Widmo, które pojawia się wzdłuż osi poziomej i pionowej, jest regularnym jednowymiarowym widmem 1H NMR. Większość pików pojawia się wzdłuż przekątnej, podczas gdy piki pozadiagonalne pojawiają się symetrycznie powyżej i poniżej przekątnej. COSY-90 to najczęstszy eksperyment COSY. W COSY-90 impuls p1 obraca magnetyzację jądrową o 90°. Innym typem COSY jest COSY-45.