光譜傳感器將光照射到材料上并檢測反射或透射的光以測量材料吸收的光量。由于材料吸收的光取決于其成分和結構，因此可以使用光譜傳感器推斷材料的成分。

光譜傳感器主要由光源、光譜段、樣品段、探測器組成。光源產生的光在光譜部分被調整到特定的波長，然后照射到樣品上。此時，若照射光的波長僅限于一種，則稱為單色儀，若采用多種波長，則稱為多色儀。前者需要掃描測量波長，因此測量需要時間，但精度很高。后一種方法可以在短時間內進行測量，但信號強度較弱，準確性較低。

照射到樣品上并反射或透射的光被引導至檢測器，在那里測量其強度。檢測器根據測量波長而變化。 CCD 檢測器用于 180nm 至 1,100nm 的紫外至近紅外范圍，InGaAs 類型用于 900nm 至 1,700nm 的近紅外光，擴展 InGaAs 類型用于 1700nm 至 2,500nm 的近紅外光。