Esistono tre zone dello spettro elettromagnetico di particolare interesse per la determinazione dei composti chimici:

• La radiazione visibile-ultravioletta ha un'energia adeguata per produrre transizioni di elettroni molecolari a livelli di energia più elevati. È la cosiddetta spettroscopia UV, la cui utilità è principalmente limitata alla determinazione di molecole con insaturazioni.
• La radiazione infrarossa produce transizioni tra i livelli vibrazionali di una molecola. I legami tra gli atomi di una molecola non sono rigidi, ma vibrano attorno a una posizione di equilibrio e la radiazione infrarossa è in grado di portare questi legami a livelli di energia vibrazionale più elevati. Questa è chiamata spettroscopia a infrarossi (IR).
• Le onde radio hanno un'energia adeguata per far risuonare i nuclei atomici, sottoposti a un campo magnetico. Questa tecnica è chiamata spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR).

Entrambi i livelli di energia vibrazionale, elettronica e di spin nucleare sono quantizzati e le energie necessarie per promuovere il sistema da un livello inferiore a uno superiore sono date da valori discreti, caratteristici di ciascun sistema. Una molecola assorbirà radiazione elettromagnetica se il prodotto $h\nu$ coincide con la differenza di energia tra il livello inferiore in cui si trova e quello superiore che promuove.