分子会振动。它们的化学键会以特定的频率伸展、弯曲和扭转。当红外光照射到分子上时，如果其频率与分子的振动频率相匹配，就会被吸收。由此得到红外光谱，即吸收频率的曲线图。每个官能团都有其特征吸收频率，这使得红外光谱成为识别化学基团的有力工具。

该技术的工作原理是让红外光穿过样品，并测量每个波长下的吸收量。所得光谱在特定波数处显示峰值，通常在 4000 至 400 cm⁻¹ 之间。3300 cm⁻¹ 附近的宽峰表明存在 OH 或 NH 键。1700 cm⁻¹ 附近的尖峰表明存在 C=O 键。2200 cm⁻¹ 附近的峰表明存在 C≡N 或 C≡C 键。1500 cm⁻¹ 以下的特征峰区域较为复杂，但每个分子的特征峰各不相同。

红外光谱法广泛应用于有机化学中用于鉴定官能团，在法医学中用于分析证据，在药物质量控制中用于验证药物成分，以及在环境监测中用于检测污染物。它具有快速、无损且样品前处理步骤极少的优点。便携式红外光谱仪常用于现场应用。

这项技术并非完美无缺。它无法确定分子的完整结构。最好将其与其他方法结合使用，例如核磁共振和质谱分析。但在鉴定官能团方面，它无可匹敌。