光谱仪采用原子发射光谱学的分析原理，样品经过电弧或火花放电激发成原子蒸汽，蒸汽中原子或离子被激发后产生发射光谱，发射光谱经光导纤维进入光谱仪分光室色散成各光谱波段，根据每个元素发射波长范围，通过光电管测量每个元素的*谱线，每种元素发射光谱谱线强度正比于样品中该元素含量，通过内部预制校正曲线可以测定含量，直接以百分比浓度显示。
光谱仪理论基础，结合电子、机械、控制及数据处理等多学科知识形成的元素成份定性、定量分析的测试仪器。光谱仪作为一种常规的元素成份测试仪器，已经广泛应用于水泥工业，对水泥生料的化学成份进行分析，进而对生产过程进行控制，确保了水泥生产的质量要求。
光谱仪是光纤技术的引入，使待测物脱离了样品池的限制，采样方式变得更为灵活，利用光纤探头把光谱仪器的样品光谱源引到光谱仪器，以适应被测样品的复杂形状和位置。由光纤引入光信号还可使仪器内部与外界环境隔绝，可增强对恶劣环境(潮湿气候、强电场干扰、腐蚀性气体)的抵抗能力，保证了光谱仪的长期可靠运行，延长使用寿命。
光谱仪采用全息光栅作为分光器件，杂散光低，提高了测量精度。
光谱仪以电荷耦合器件阵列作为检测器，对光谱的扫描不必移动光栅，可进行瞬态采集，响应速度极快，并通过计算机实时输出。
光谱仪应用计算机技术，极地提高了光谱仪的智能化处理能力。