電磁光譜的紅外部分根據其同可見光譜的關系，可分為近紅外光、中紅外光和遠紅外光。遠紅外光（大約400-10cm-1）同微波毗鄰，能量低，可以用于旋轉光譜學。中紅外光（大約4000-400cm-1）可以用來研究基礎震動和相關的旋轉-震動結構。更高能量的近紅外光（14000-4000cm-1）可以激發泛音和諧波震動。紅外光譜法的工作原理是由于震動能級不同，化學鍵具有不同的頻率。共振頻率或者振動頻率取決于分子等勢面的形狀、原子質量、和最終的相關振動耦合。為使分子的振動模式在紅外活躍，必須存在雙極子的改變。具體的，在波恩-奧本海默和諧振子近似中，例如，當對應于電子基態的分子哈密頓量能被分子幾何結構的平衡態附近的諧振子近似時，分子電子能量基態的勢面決定的固有振蕩模，決定了共振頻率。然而，共振頻率經過一次近似后同鍵的強度和鍵兩頭的原子質量聯系起來。這樣，振動頻率可以和特定的鍵型聯系起來。簡單的雙原子分子只有一種鍵，那就是伸縮。更復雜的分子可能會有許多鍵，并且振動可能會共軛出現，導致某種特征頻率的紅外吸收可以和化學組聯系起來。常在有機化合物中發現的CH2組，可以以“對稱和非對稱伸縮”、“剪刀式擺動”、“左右搖擺”、“上下搖擺”和“扭擺”六種方式振動。