Спектроскопія також надає точний аналітичний метод для пошуку компонентів у матеріалі з невідомим хімічним складом. У типовому спектроскопічному аналізі концентрація мікроелемента в матеріалі в кілька частин на мільйон може бути виявлена через його спектр випромінювання.
Як флуоресцентний, так і УФ-видимий спектрофотометричний метод мають переваги перед потенціометричним титруванням і методами ЯМР, що вони, як правило, більш чутливі, тому часто можна використовувати менші концентрації металу та макрокільця.
Спектроскопічні методи кращі за класичні завдяки їх неруйнівній природі, високій чутливості та здатності надавати детальну молекулярну інформацію. Спектроскопічні методи передбачають вивчення взаємодії речовини з електромагнітним випромінюванням, наприклад інфрачервону, УФ-видиму та ЯМР-спектроскопію.
Спектроскопія може бути дуже корисною в допомагає вченим зрозуміти, як такий об’єкт, як чорна діра, нейтронна зірка чи активна галактика, виробляє світло, як швидко він рухається та з яких елементів він складається.
Бачачи, які кольори випромінюються або поглинаються, а також відносну кількість кожної довжини хвилі, астрономи можуть визначити хімічний склад атмосфери зірки або міжзоряної туманності, а також температуру та тиск газу. Астрономи також використовують відомі спектри для вимірювання відстані до галактик.