Ramanova spektroskopia využíva tzv. Ramanov jav, ktorý je možné zjednodušene charakterizovať ako neelastický rozptyl svetla (žiarenia). Pri neelastickom rozptyle žiarenia dochádza k posunu vlnových dĺžok a na základe vzniknutého posunu je možné danú látku charakterizovať. Samotná charakterizácia látky, i už je to kryštalická alebo amorfná látka, látka organického alebo anorganického pôvodu, vychádza z Ramanovho spektra. Ramanove spektrum poskytuje neoceniteľné informácie o danom materiáli, ktoré sa týkajú hlavne vibračných a rotačných pohybov molekúl. V súčasnosti existuje viacero dostupných on-line databáz, ktoré disponujú spektrami referenčných materiálov, s ktorými je možné výsledky z experimentálneho štúdia vybraného materiálu efektívne porovnať. Podstatná časť žiarenia, prechádzajúceho transparentným materiálom, podlieha elastickému rozptylu, ktorý je označovaný aj ako Rayleighov rozptyl. Zjednodušene sa dá povedať, že počas rozptylu neprichádza k zmene frekvencie žiarenia (žiarenie neprijíma a ani nestráca energiu počas rozptylu) a tým pádom sa jeho vlnová dĺžka nemení. V rámci Rayleighovho rozptylu teda nastáva interakcia primárneho fotónu a molekuly. Nasledovne dochádza k polarizácii elektrónového obalu, ktorý prechádza do excitovaného stavu. Doba excitovaného stavu je ale extrémne krátka a molekula následne prechádza do základného stavu, pričom fotón ktorého energia je totožná s primárnym fotónom.