當一束頻率為v0的單色光照射到樣品上後，分子可以使入射光發生散射，大部分光只是改變方向發生散射，而光的頻率仍與激發光的頻率相同，這種散射稱為瑞利散射；約佔總散射光強度的 10-6～10-10的散射，不僅改變了光的傳播方向，而且散射光的頻率也改變了，不同於激發光的頻率，稱為拉曼散射.拉曼散射中頻率減少的稱為斯托克斯散射，頻率增加的散射稱為反斯托克斯散射，斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射強得多，拉曼光譜儀通常測定的大多是斯托克斯散射，也統稱為拉曼散射。

拉曼光譜通常採用激光作為單色光源，將樣品分子激發到某一虛態，隨後受激分子弛豫躍遷到一個與基態不同的振動能級，此時，散射輻射的頻率將與入射頻率不同。

這種頻率變化與基態和終態的振動能級差相當。這種“非彈性散射”光就稱之為拉曼散射。頻率不變的散射稱為彈性散射，即所謂瑞利散射。如果產生的拉曼散射頻率低於入射頻率，則稱之為斯托克散射。反之，則稱之為反斯托克散。