Dalam atom, struktur hiperhalus muncul dari energi momen dipol magnet inti yang berinteraksi dengan medan magnet yang dihasilkan oleh elektron dan energi momen kuadrupol listrik inti dalam gradien medan listrik karena adanya distribusi muatan di dalam atom. Struktur hiperhalus molekuler umumnya didominasi oleh dua efek ini, tetapi juga mencakup energi yang terkait dengan interaksi antara momen magnet yang terkait dengan inti magnet yang berbeda dalam suatu molekul, serta antara momen magnet inti dan medan magnet yang dihasilkan oleh rotasi molekul tersebut.
Struktur hiperhalus berbeda dengan struktur halus, yang dihasilkan dari interaksi antara momen magnet yang terkait dengan spin elektron dan momentum sudut orbital elektron. Struktur hiperhalus, dengan pergeseran energi yang biasanya memiliki tingkat besaran yang lebih kecil daripada pergeseran struktur halus, dihasilkan dari interaksi inti (dalam molekul) dengan medan listrik dan medan magnet yang dihasilkan secara internal.
