由于物質吸收紅外光的能量，引起分子中振動轉動能級的躍遷而產生紅外吸收光譜。紅外光譜圖中吸收譜帶的位置與強弱是由分子集團的震動方式決定的，一般極性強的分子或基團吸收譜帶的強度都比較大，而極性比較弱的分子或基團吸收譜帶的強度比較弱。由于分子內和分子間相互作用，有機官能團的特征頻率會由于官能團所處的化學環境不同而發生微細變化，這為研究表征分子內、分子間相互作用創造了條件。紅外吸收光譜分析方法主要是根據分子內部原子間的相對振動和分子轉動等信息進行測定。
紅外光譜儀可以研究分子的結構和化學鍵，如力常數的測定和分子對稱性等，利用紅外光譜方法可測定分子的鍵長和鍵角，并由此推測分子的立體構型。根據所得的力常數可推知化學鍵的強弱，由簡正頻率計算熱力學函數等。分子中的某些基團或化學鍵在不同化合物中所對應的譜帶波數基本上是固定的或只在小波段范圍內變化，因此許多有機官能團例如甲基、亞甲基、羰基，氰基，羥基，胺基等等在紅外光譜中都有特征吸收，通過紅外光譜測定，人們就可以判定未知樣品中存在哪些有機官能團，這為zui終確定未知物的化學結構奠定了基礎。
紅外光譜儀在化學領域中的應用是多方面的，不僅用于分子結構的基礎研究，如確定分子的空間、構型，求出化學鍵的力常數，鍵長和鍵角等，而且紅外光譜儀廣泛的用于化合物的定性，定量分析和化合物反應機理研究等。廣泛用于染織工業、環境科學、生物學、材料科學、高分子化學、催化、煤結構研究、石油工業、生物醫學、生物化學、藥學、無機和配位化學基礎研究、半導體材料、日用化工等研究領域。
紅外光譜儀與其它多種測試手段聯用衍生出許多新的分子光譜領域，例如，色譜技術與紅外光譜儀聯合為深化認識復雜的混合物體系中各種組份的化學結構創造了機會;把紅外光譜儀與金相顯微鏡方法結合起來，形成紅外成像技術，用于研究非均相體系的形態結構，還有手持式光譜儀與紅外光譜儀的結合等由于紅外光譜能利用其特征譜帶有效地區分不同化合物，這使得該方法具有其它方法難以匹敵的化學反差。
紅外光譜儀現已成為化學實驗室常規的分析儀器，紅外光譜儀不僅與其他許多分析儀器一樣，能進行定性和定量分析，而且能成為檢定化合物和測定分子結構的zui有用方法之一。紅外光譜儀特征性強，氣體液體固體樣品均可測定，測試過程不破壞樣品，并具有樣品用量少、分析速度快，操作簡便等優點，但紅外光譜儀在定量分析方面還不夠靈敏，對復雜的未知物結構鑒定上，由于它主要的特點是提供關于官能團的結構信息，因此，需要與其他儀器配合才能得到圓滿的結構鑒定結果。
