光譜儀器用於研究由各種不同的物體直接放射出來的輻射，或由於這種輻射與物質相互作用的結果，物質吸收了這種輻射，而顯現出來的是經過變換的輻射，即它的反射、散射或螢光。當在各種極不相同的溫度和條件下激發光譜時，在寬廣的光譜區域（從軟的倫琴射線到毫米無線電波）內進行的這些研究，需要許多各種類型的光譜儀器。
光譜儀器能夠：1、把被研究的輻射分解為光譜，和記錄單個譜段或單條譜線的位置；2、測量任何一個譜段或任何一條譜線的強度。這樣，光譜儀器所研究的輻射本身，就被作為物質對我們發出的信號和提供有關物質結構的信息，可是其他的光學儀器則是用於研究宏觀世界的各種不同物體的性質、大小、形狀或狀態。光譜儀器是用於研究微觀世界的工具。
能級之間的躍遷，相應於在原子和分子的輻射光譜或吸收光譜中所觀察到的一系列譜線的分組。根據光譜中譜線的位置，可以判斷原子的能級和內部結構，而根據譜線的強度，可以判斷原子在各個能級之間的躍遷機率；根據各條譜線的寬度和輪廓，則可以得知在某個溫度下產生輻射以及鄰近原子的電磁場影響的程度。
此外，譜線的強度與被輻射的原子數量成正比，當與已知這些元素的含量的試樣相比較時，便能根據譜線強度確定在被研究物質中含有的各個元素含量的百分比。
光譜儀器種類繁多，應用廣泛。根據工作光譜區域分，市場上常見的光譜儀有紫外分光光度計、紅外分光光度計、螢光光譜儀、拉曼光譜儀等，它們應用的領域各有不同。