①線狀光譜。由狹窄譜線組成的光譜。單原子氣體或金屬蒸氣所發的光波均有線狀光譜，故線狀光譜又稱原子光譜。當原子能量從較高能級向較低能級躍遷時，就輻射出波長單一的光波。嚴格說來這種波長單一的單色光是不存在的，由于能級本身有一定寬度和多普勒效應等原因，原子所輻射的光譜線總會有一定寬度（見譜線增寬）；即在較窄的波長范圍內仍包含各種不同的波長成分。原子光譜按波長的分布規律反映了原子的內部結構，每種原子都有自己特殊的光譜系列。通過對原子光譜的研究可了解原子內部的結構，或對樣品所含成分進行定性和定量分析。
②帶狀光譜。由一系列光譜帶組成，它們是由分子所輻射，故又稱分子光譜。利用高分辨率光譜儀觀察時，每條譜帶實際上是由許多緊挨著的譜線組成。帶狀光譜是分子在其振動和轉動能級間躍遷時輻射出來的，通常位于紅外或遠紅外區。通過對分子光譜的研究可了解分子的結構。
③連續光譜。包含一切波長的光譜，熾熱固體所輻射的光譜均為連續光譜。同步輻射源（見電磁輻射）可發出從微波到X射線的連續光譜，X射線管發出的軔致輻射部分也是連續譜。
④吸收光譜。具有連續譜的光波通過物質樣品時，處于基態的樣品原子或分子將吸收特定波長的光而躍遷到激發態，于是在連續譜的背景上出現相應的暗線或暗帶，稱為吸收光譜。每種原子或分子都有反映其能級結構的標識吸收光譜。研究吸收光譜的特征和規律是了解原子和分子內部結構的重要手段。吸收光譜首先由J.V.夫瑯和費在太陽光譜中發現（稱夫瑯和費線），并據此確定了太陽所含的某些元素。