一定频率的红外光辐照能导致被照射物质分子在振动、转动能级上的跃迁。当分子中某些化学键或基团（具有偶极特性）的振动频率与红外辐射的频率一致时，分子便吸收此红外辐射（一种共振吸收）。若以频率连续改变的红外光辐照试样，由于试样对不同频率的红外光的吸收不同，便得到以吸光度A或透光率T为纵坐标，红外辐射波数或波长为横坐标的红外光谱图。一个分子的振动涉及到多个原子的共同运动，它分为延着化学键的伸缩和弯曲两类振动方式。其振动频率主要决定于原子的质量与化学键的强度。质量越小，化学键越强，则振动频率越高。因此不同官能团或基团将有其特征频率区。例如，—OH基团在3650～3200cm－1区间有强宽峰，同时，在1400～1260cm-1出现弱峰；—NH基团在3500～3100cm－1处有强峰，还在1650～1550cm－1处出现弱峰；基团在1700cm－1左右有强峰，—CH3，—CH2，基团在2960cm－1，2850cm－1有强峰，同时在1450cm-1，1375cm－1有强峰等。图14－12是戊酮的红外光谱图。图中从1300～4000cm－1的频率范围内可以清楚地看到—CH3，—CH2—与基团的C—H，CO键的伸缩振动的吸收峰。人们通常将此范围内的谱峰称为官能团区的谱峰，它对于了解所测定的化合物内的官能团十分重要。而在1300～600cm－1范围内的谱峰特征性更强，由于此区的谱峰犹如人手的指纹，故称为指纹区谱带。指纹区谱带比较复杂，辨认起来比较困难。结构分析时就是利用确定了的、所存在的化学基团来推测鉴定未知物的结构组成。
红外光谱仪常用硅碳棒等在高温下作为红外光源。它所发生的红外光透过样品池（常用NaCl晶片做成）进入光学单色器和检测器，最后用记录器记录下红外光谱。目前傅里叶变换红外（FT－IR）光谱仪已相当普及，可使测量快速，灵敏度提高。红外光谱法的特点与应用范围是：（1）FT－IR谱仪的广泛使用使IR光谱法灵敏度大大提高，检测限可达10-9～10－12g；分辨率高，精度可达0.01cm－1。（2）操作方便、快速。（3）广泛用作定性分析。因为化合物分子的微小的结构差异常常可直接反映在IR谱图上，所以可应用于有机物及无机物的结构分析，尤其常应用于鉴定有机分子中的官能团。也可把红外与其它仪器分析法配合起来使用进行结构分析。