分子能級之間躍遷形成的發射光譜和吸收光譜。分子光譜非常豐富，可分為純轉動光譜、振動 -轉動光譜帶和電子光譜帶。分子的純轉動光譜由分子轉動能級之間的躍遷產生，分布在遠紅外波段，通常主要觀測吸收光譜；振動 -轉動光譜帶由不同振動能級上的各轉動能級之間躍遷產生，是一些密集的譜線，分布在近紅外波段，通常也主要觀測吸收光譜；電子光譜帶由不同電子態上不同振動和不同轉動能級之間的躍遷產生，可分成許多帶，分布在可見或紫外波段，可觀測發射光譜。非極性分子由于不存在電偶極矩，沒有轉動光譜和振動-轉動光譜帶，只有極性分子才有這類光譜帶。