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  當光線照射到分子並且和分子中的電子雲及分子鍵結產生互動作用,就會發生拉曼效應。對於自發拉曼效應,光子將分子從基態激發到一個虛擬的能量狀態。當激發態的分子放出一個光子後並返回到一個不同於基態的旋轉或振動狀態。在基態與新狀態間的能量差會使得釋放光子的頻率與激發光線的波長不同。  如果最終振動狀態的分子比初始狀態時能量高,所激發出來的光子頻率則較低,以確保系統的總能量守衡。這一個頻率的改變被名為Stokes shift。如果最終振動狀態的分子比初始狀態時能量低,所激發出來的光子頻率則較高,這一個頻率的改變被名為Anti-Stokes shift。拉曼散射是由於能量透過光子和分子之間的相互作用而傳遞,就是一個非彈性散射的例子。  關於振動的配位,分子極化電位的改變或稱電子雲的改變數,是分子拉曼效應必定的結果。極化率的變化量將決定拉曼散射強度。該模式頻率的改變是由樣品的旋轉和振動狀態決定。

  雖然光的非彈性散射早在1923年被奧地利物理學家Adolf Smekal預測,但直到1928年才被實際的觀察到。拉曼效應是由觀察者的名字來命名,是由印度科學家錢德拉塞卡拉·拉曼利用太陽光觀察到此現象。(1928年,C. V. Raman與K. S. Krishnan一起發現,並且由Grigory Landsberg 和 Leonid Mandelstam獨立研究。)1930年,拉曼完成光的非彈性散射觀測,並且獲得了諾貝爾物理學獎。他利用太陽光和一個窄帶濾波器製造出單色光,並用一個“橫向”濾波器阻擋該單色光。拉曼發現,改變的頻率可以通過“橫向”濾波器。  拉曼效應系統的開創性理論,在1930年至1934年間由捷克斯拉夫的物理學家George Placzek 所開發。汞弧光燈成為主要的光源,先是攝影檢測,然後與光度檢測。目前光源則以鐳射為主。

  拉曼光譜學在化學領域廣泛被運用,是因為化學鍵以及對稱分子都有其特殊振動的光譜資訊,因此提供作為分子鑑別時的重要特徵。例如,SiO, SiO, 和SiO的振動頻率是可被鑑別出來的,並列為紅外線光譜學以及拉曼光譜學配位分析的基礎。<ref name
拉曼光譜學(Raman spectroscopy)是用來研究晶格及分子的振動模式、旋轉模式和在一系統裡的其他低頻模式的一種分光技術。拉曼散射為一非彈性散射,通常用來做激發的鐳射範圍為可見光、近紅外光或者在近紫外光範圍附近。鐳射與系統聲子做互動作用,導致最後光子能量增加或減少,而由這些能量的變化可得知聲子模式。這和紅外光吸收光譜的基本原理相似,但兩者所得到的資料結果是互補的。