和其他種衍射光柵一樣的是，階梯光柵在概念上同樣是由許多寬度與所衍射光源的波長相近的狹縫所組成。垂直入射標準光柵的單一波長光線會在特定角度被衍射到中央零階和連續的高階區域，衍射程度取決于光柵密度與波長比和選擇的階數而定。各高階衍射的分離角度單調遞減且達到極為接近的程度，但低階部分會完全分離。衍射圖案的強度可以透過改變光柵傾斜角改變。反射光柵的部分（光柵孔被高反射率平面取代）可以傾斜以散射大部分光源到使用者需要的方向（以及特定衍射階數）。對于多波長光源是可以實現的，但較高階的長波長衍射光可能覆蓋較短波長的較低一階光線，這通常是使用者不想要發生的副作用。
然而，階梯光柵的設計則是故意讓較高階衍射光線覆蓋，并且閃爍狀態被優化以應用在多個高階衍射光重疊的狀態。因為重疊光線無法直接應用，必須在光路上再垂直裝設一個二次色散元件（光柵或棱鏡）才能在光束路徑上以按照階數分開不同階衍射光線或交叉分離。因此，產生的光譜會是一整條投影在特定成像面，包含不同波長，但有少數區域重疊的連續性多波段帶狀傾斜圖案。正是這樣的設計可克服寬波段高分辨率光譜設備成像問題。因此常用于極長的線性感測器陣列或者會產生強散焦像差等其他種類像差的光學系統使用。階梯光柵讓容易制造的二維感測器陣列是可行的，并因此減少了量測時間與增加效率。