Spektroskopijas eksperimentu pamatā ir starojuma absorbcijas, atstarošanās, izkliedes vai emisijas parādību raksturlielumu noteikšana pētāmajā objektā atkarībā no starojuma enerģijas. Galvenokārt tiek izmantots elektromagnētiskais starojums, taču eksistē arī spektroskopisko metožu variācijas, kurās pēta daļiņu, piemēram, elektronu, neitronu un jonu, izraisītos efektus vielā. Starojuma un vielas mijiedarbības procesu rezultātā notiek kvantu mehāniskas pārejas vielas elektroniskajā struktūrā, kas ir atkarīgas no pētāmā parauga sastāva, struktūras un īpašībām. Terminu “spektroskopija” var attiecināt gan uz zinātnes nozari, gan uz metožu kopu vai konkrētu metodi.