拉曼光譜學是用來研究晶格及分子的振動模式、旋轉模式和在一系統里的其他低頻模式的一種分光技術。拉曼散射為一非彈性散射，通常用來做激發的激光范圍為可見光、近紅外光或者在近紫外光范圍附近。激光與系統聲子做相互作用，導致最后光子能量增加或減少，而由這些能量的變化可得知聲子模式。這和紅外光吸收光譜的基本原理相似，但兩者所得到的數據結果是互補的。
通常，一個樣品被一束激光照射，照射光點被透鏡所聚焦且通過分光儀分光。波長靠近激光的波長時為彈性瑞利散射。
自發性的拉曼散射是非常微弱的，并且很難去分開強度相對于拉曼散射高的瑞利散射，使得得到的結果是光譜微弱，導致測定困難。歷史上，拉曼分光儀利用多個光柵去達到高度的分光，去除激光，而可得到能量的微小差異。過去，光電倍增管被選擇為拉曼散射訊號的偵測計，其需要很久的時間才能得到結果。而現今的技術，帶阻濾波器(notch filters) 可有效地去除激光且光譜儀或傅里葉變換光譜儀和電荷耦合元件(CCD) 偵測計的進步，在科學研究中，利用拉曼光譜研究材料特性越來越廣泛。
有很多種的拉曼光譜分析，例如表面增強拉曼效應、針尖增強拉曼效應、偏極拉曼光譜等。