Elektromagnetinis spektras, kurio dalį sudaro šviesa, yra nuolatinis bangų ilgių pasiskirstymas nuo ultravioletinių iki infraraudonųjų spindulių. Kai elektromagnetinė spinduliuotė šviesos pavidalu praeina per medžiagą, tam tikras jos dalis sugeria arba išspinduliuoja terpė. Stebint šią šviesą per spektroskopą, šios dalys atrodo kaip linijinis spektras – arba ryškiaspalvės emisijos linijos tamsiame fone, arba tamsios sugerties linijos ryškiaspalviame fone.
Kai balta šviesa praeina pro difrakcinę gardelę, atsiranda nenutrūkstamas šviesos spektras. Difrakcinė gardelė išskirstė šviesą į skirtingus bangos ilgius, nuo violetinės iki raudonos, matomame diapazone. Šį nenutrūkstamą spektrą skleidžia kaitinamosios kietosios medžiagos, skysčiai ir dujos, esant aukštam slėgiui. Du geriausiai žinomi to pavyzdžiai yra balta šviesa per prizmę ir vandens lašus, kurie sudaro vaivorykštę.
Yra dviejų tipų linijų spektras: emisijos spektras ir sugerties spektras. Pirmasis taip pat vadinamas ryškių linijų spektru ir susideda iš kelių ryškiaspalvių linijų tamsiame fone. Kiekviena eilutė žymi unikalų bangos ilgį, o visa tai yra unikali tam konkrečiam elementui. Šios linijos išmetamos, kai žemo slėgio dujos liečiasi su elektros išlydžiu.
Tamsios linijos spektras arba sugerties spektras yra visiškai priešingas – vietoj ryškių linijų kiekviename bangos ilgyje tamsiame fone, absorbcijos spektras turi tamsias linijas atitinkamuose bangos ilgiuose nuolatiniame fone. Šis rezultatas yra pagrindinis absorbcinės spektroskopijos akcentas, jis sukuriamas leidžiant šviesą per analizuojamo elemento dujas.
Fizikas Nielsas Bohras 1913 m. pristatė savo idėją, kodėl atominis spektras turi tokias charakteristikas ir savybes. Norėdami tai padaryti, Bohras sukūrė savo atomo modelį, dabar vadinamą Boro modeliu. Daroma prielaida, kad elektronai gali egzistuoti tik diskrečiose orbitose aplink branduolį ir kad tik tam tikros orbitos yra stabilios, o tai reiškia, kad elektronas neskleidžia spinduliuotės. Tačiau spinduliuotė išspinduliuojama, kai elektronas juda iš didesnės energijos orbitos į žemesnę orbitą.
Spektroskopija yra šių reiškinių analizė naudojant mašiną, vadinamą spektroskopu. Nė vienas iš dviejų elementų neišspinduliuoja ir nesugeria vienodo linijų spektro, todėl šiuos stebėjimus galima naudoti nustatant elementus pavyzdyje. Dėl to astronomai savo spektroskopus pradėjo nukreipti į žvaigždes, bandydami nustatyti jų sudėtį ir bet kokios tarpžvaigždinės terpės, esančios tarp konkrečios žvaigždės ir Žemės, sudėtį.