近紅外光譜主要是由于分子振動的非諧振性使分子振動從基態向高能級躍遷時產生的，記錄的主要是含氫基團X-H(X=C、N、O)振動的倍頻和合頻吸收。不同團(如甲基、亞甲基，苯環等)或同一基團在不同化學環境中的近紅外吸收波長與強度都有明顯差別，NIR 光譜具有豐富的結構和組成信息，非常適合用于碳氫有機物質的組成與性質測量。
近紅外光譜儀不管按何種方式設計，一般由光源、分光系統、測樣器件、檢測器、數據處理系統和記錄儀(或打印機)等6部分構成。
近紅外光譜儀的分類方式比較多，但市場上分類主要還是按照儀器的分光器件不同來分，一般可分為4種主要類型：濾光片型、光柵色散型、傅立葉變換型和聲光調制濾光器型。其中光柵色散型又有光柵掃描單通道和非掃描固定光路多通道檢測之分。
濾光片型近紅外光譜儀器可分為固定濾光片和可調濾光片兩種形式。固定濾光片型光譜儀是近紅外光譜儀器的*早設計形式，這種儀器首先要根據測定樣品的光譜特征選擇適當波長的濾光片。該類型儀器的特點是設計簡單、成本低、光通量大、信號記錄快、堅固耐用;但這類儀器只能在單一波長下測定，靈活性較差，如樣品的基體發生變化，往往會引起較大的測量誤差。可調濾光片型光譜儀采用濾光輪，可以根據需要比較方便地在一個或幾個波長下進行測定。這種儀器一般作專用分析，如糧食水分測定儀。由于濾光片數量有限，很難分析復雜體系的樣品。
掃描型儀器通過光柵的轉動，使單色光按波長高低依次通過測樣器件，與樣品作用后，進入檢測器檢測。與濾光片型的近紅外光譜儀器相比，色散型近紅外光譜儀器具有可實現全譜掃描、分辨率較高、儀器價位適中和便于維護等優點，其*大的弱點是光柵或反光鏡的機械軸承長時間連續使用容易磨損，影響波長的精度和重現性，抗震性較差，一般不適合作為過程分析儀器使用。
傅立葉變換光譜技術是利用干涉圖和光譜圖之間的對應關系，通過測量干涉圖和對干涉圖進行傅立葉積分變換的方法來測定和研究光譜的技術。與傳統的色散型光譜儀相比，傅立葉變換光譜儀能同時測量、記錄所有波長的信號，并以更高的效率采集來自光源的輻射能量，具有更高的波長精度、分辨率和信噪比。但由于干涉儀中動鏡的存在，儀器的在線長久可靠性受到一定的限制，另外對儀器的使用和放置環境也有較高的要求。
非掃描固定光路多通道近紅外光譜儀器是因為儀器的檢測器采用多通道光敏器件而得名。這類儀器的色散系統一般采用平面光柵或全息光柵，與光柵掃描型相比，光柵不需要轉動即可實現確定波長范圍的掃描。多通道型儀器的分辨率取決于光柵性能、檢測器的像素以及狹縫的尺寸。在確定的波長范圍內，檢測器的像素越高，所檢測到的樣品信息越豐富，但一般像素越高的檢測器價格也越高。
