光源和照明系統：研究發射光譜時，光源發生器激發試樣產生光譜；研究吸收、喇曼、熒光光譜時，光源用于照射或激發物質。照明系統則負責會聚光源輻射的光能量并傳遞給儀器。

準直系統：一般由入射狹縫和準直物鏡組成，入射狹縫限制進入儀器的光束，位于準直物鏡焦平面上，使光束經準直物鏡后成為平行光投向色散系統。

色散系統：將入射的復合光分解為光譜，常見的有光譜棱鏡、光柵、法布里 - 珀luo干涉儀等。

聚焦成像系統：把色散后的各波長光束會聚或成像在像物鏡的焦平面上，形成按波長排列的單色狹縫像。

檢測記錄和顯示系統：接受各光譜元的信號，測量其波長、強度等，然后記錄和顯示成為光譜圖，包括目視接受、感光材料接受和光電探測系統等。

按色散元件分類：可分為棱鏡光譜儀、光柵光譜儀和干涉光譜儀等。

按工作波段分類：可分為紫外光譜儀、可見光譜儀、近紅外光譜儀、紅外光譜儀等。

按工作原理分類：可分為經典光譜儀和新型光譜儀，前者基于空間色散原理，后者基于調制原理。