分为色散型和傅立叶变换型。主要用于分子结构的基础研究和非水化合物的定性鉴定，其中，分子结构的基础研究主要应用红外光谱，可以测定分子的键长、键角，以此推断出分子的立体构型，根据所得的力常数可以知道化学键的强弱，由简正频率来计算热力学函数；非水化合物的定性鉴定是采用测量化合物的红外光谱与标准谱进行分析比较。对未知化合物进行结构分析,如了解重键、官能团的存在，也可以了解顺、反异构，环的取代位置，氢键及螯合等现象，利用这些信息来确定结构。

红外光谱还可进行化合物的定量分析，包括单组分和多组分混合物定量分析、组成比例和成分分布分析；也用于化学反应动力学、晶变、相变、材料拉伸与结构的瞬变关系研究。红外光谱法广泛用于无机化合物和有机化合物的结构解析，并在蛋白质、DNA的测序和结构鉴定方面发挥了重要的作用。