Свечение тел тесно связано с процессами, происходящими в атомах и молекулах. Поэтому исследование свечения является важным средством изучения строения молекул и атомов.
Спектроскоп является основным инструментом спектроскопии, где он применяется для исследования химического состава и физических параметров объекта. Спектроскопы применяются в астрономии для изучения света звёзд и в химии для обнаружения следов различных химических элементов в образцах, которые слишком малы, чтобы присутствие элементов можно было установить другими методами.

Свет, входящий в спектроскоп, сводится в тонкий пучок при помощи щели и линзы. Затем луч проходит либо через призму, либо через дифракционную решётку, разлагаясь в спектр. С решёткой или призмой соединена шкала, по которой можно определить длины волн в спектре. Астрономические спектроскопы известны как спектрографы или спектрометры. По сути спектрограф — это спектроскоп, оснащённый камерой для непрерывного записывания спектра, тогда как под спектрометром понимают прибор для точного измерения длин волн и интенсивности спектральных линий.