由于物质吸收红外光的能量，引起分子中振动转动能级的跃迁而产生红外吸收光谱。红外光谱图中吸收谱带的位置与强弱是由分子集团的震动方式决定的，一般极性强的分子或基团吸收谱带的强度都比较大，而极性比较弱的分子或基团吸收谱带的强度比较弱。由于分子内和分子间相互作用，有机官能团的特征频率会由于官能团所处的化学环境不同而发生微细变化，这为研究表征分子内、分子间相互作用创造了条件。红外吸收光谱分析方法主要是根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息进行测定。
红外光谱仪可以研究分子的结构和化学键，如力常数的测定和分子对称性等，利用红外光谱方法可测定分子的键长和键角，并由此推测分子的立体构型。根据所得的力常数可推知化学键的强弱，由简正频率计算热力学函数等。分子中的某些基团或化学键在不同化合物中所对应的谱带波数基本上是固定的或只在小波段范围内变化，因此许多有机官能团例如甲基、亚甲基、羰基，氰基，羟基，胺基等等在红外光谱中都有特征吸收，通过红外光谱测定，人们就可以判定未知样品中存在哪些有机官能团，这为zui终确定未知物的化学结构奠定了基础。
红外光谱仪在化学领域中的应用是多方面的，不仅用于分子结构的基础研究，如确定分子的空间、构型，求出化学键的力常数，键长和键角等，而且红外光谱仪广泛的用于化合物的定性，定量分析和化合物反应机理研究等。广泛用于染织工业、环境科学、生物学、材料科学、高分子化学、催化、煤结构研究、石油工业、生物医学、生物化学、药学、无机和配位化学基础研究、半导体材料、日用化工等研究领域。
红外光谱仪与其它多种测试手段联用衍生出许多新的分子光谱领域，例如，色谱技术与红外光谱仪联合为深化认识复杂的混合物体系中各种组份的化学结构创造了机会;把红外光谱仪与金相显微镜方法结合起来，形成红外成像技术，用于研究非均相体系的形态结构，还有手持式光谱仪与红外光谱仪的结合等由于红外光谱能利用其特征谱带有效地区分不同化合物，这使得该方法具有其它方法难以匹敌的化学反差。
红外光谱仪现已成为化学实验室常规的分析仪器，红外光谱仪不仅与其他许多分析仪器一样，能进行定性和定量分析，而且能成为检定化合物和测定分子结构的zui有用方法之一。红外光谱仪特征性强，气体液体固体样品均可测定，测试过程不破坏样品，并具有样品用量少、分析速度快，操作简便等优点，但红外光谱仪在定量分析方面还不够灵敏，对复杂的未知物结构鉴定上，由于它主要的特点是提供关于官能团的结构信息，因此，需要与其他仪器配合才能得到圆满的结构鉴定结果。
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