Il existe trois zones du spectre électromagnétique présentant un intérêt particulier pour la détermination des composés chimiques :

• Le rayonnement visible-ultraviolet a une énergie adéquate pour produire des transitions d'électrons moléculaires à des niveaux d'énergie plus élevés. Il s'agit de la spectroscopie dite UV, dont l'utilité se limite principalement à la détermination de molécules présentant des insaturations.
• Le rayonnement infrarouge produit des transitions entre les niveaux vibrationnels d'une molécule. Les liaisons entre les atomes d'une molécule ne sont pas rigides, mais vibrent autour d'une position d'équilibre, et le rayonnement infrarouge est capable d'amener ces liaisons à des niveaux d'énergie vibratoire plus élevés. C'est ce qu'on appelle la spectroscopie infrarouge (IR).
• Les ondes radio ont une énergie suffisante pour faire résonner les noyaux atomiques, soumis à un champ magnétique. Cette technique est appelée spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN).

Les niveaux d'énergie vibratoire, électronique et de spin nucléaire sont quantifiés et les énergies nécessaires pour faire passer le système d'un niveau inférieur à un niveau supérieur sont données par des valeurs discrètes, caractéristiques de chaque système. Une molécule absorbera le rayonnement électromagnétique si le produit $h\nu$ coïncide avec la différence d'énergie entre le niveau inférieur dans lequel elle se trouve et le niveau supérieur qu'elle promeut.