Phổ hấp thụ hồng ngoại chính là phổ dao động quay vì khi hấp thụ bức xạ hồng ngoại thì cả chuyển động dao động và chuyển động quay đều bị kích thích. Tất cả các phân tử đƣợc cấu tạo từ các nguyên tử nối với nhau bằng các liên kết hóa học. Tần số dao động không những phụ thuộc vào bản chất của từng liên kết riêng biệt nhƣ: C-H hay C-O, mà còn phụ thuộc vào cả phân tử và môi trƣờng xung quanh nó. Biên độ dao động của một hệ sẽ tăng lên dƣới tác động của sự va đập. Tƣơng tự nhƣ vậy, dƣới tác động của trƣờng điện từ (sóng hồng ngoại) thì biên độ dao động của các liên kết hóa học và cùng với chúng là dao động của các điện tích cũng thay đổi. Do các phân tử chỉ hấp thụ các sóng hồng ngoại có năng lƣợng tƣơng ứng với khoảng cách giữa hai mức năng lƣợng dao động của nguyên tử nên biên độ dao động tăng không liên tục mà nhảy bậc.
Đối với các phân tử nhiều nguyên tử, dao động quay thƣờng rất phức tạp, tuy nhiên luôn có thể quy một chuyển động phức tạp thành một số những dao động đơn giản hơn gọi là dao động riêng. Mỗi dao động riêng có một mức năng lƣợng nhất định. Trƣờng hợp 2-3 dao động có cùng một mức năng lƣợng gọi là dao động suy biến.
Ngƣời ta phân biệt dao động riêng thành hai loại:
1- Dao động hóa trị là những dao động làm thay đổi góc liên kết.
2- Dao động biến dạng là những dao động làm thay đổi góc liên kết nhƣng không làm thay đổi chiều dài liên kết của các nguyên tử trong phân tử.
Mỗi loại dao động còn đƣợc phân chia thành dao động đối xứng và bất đối xứng.
Phổ hồng ngoại đƣợc ghi dƣới dạng đƣờng cong sự phụ thuộc của phần trăm truyền qua (100I/I ) vào số sóng. Sự hấp thụ của các nhóm nguyên tử đƣợc thể hiện bởi những đám phổ với các đỉnh phổ ở các số sóng xác định. Việc định lƣợng chính xác cƣờng độ thƣờng gặp khó khăn, sai số lớn nên các phổ thƣờng chỉ đƣợc đánh giá định tính với độ: mạnh (m), trung bình (tb) và yếu (y).
Khi phân tích phổ hồng ngoại, ngoài việc xem xét vị trí nhƣ đã trình bày ở trên, phân tử không thể hấp thụ bức xạ một cách hỗn loạn, mà chỉ hấp thụ những bức xạ tƣơng ứng chính xác với biến thiên giữa các mức năng lƣợng của chúng và tuân theo nguyên tắc chọn lọc của cơ lƣợng tử, để một chuyển dời dao động có thể xảy ra thì phải có sự biến đổi mô men lƣỡng cực điện trong quá trình chuyển dời.
Những chuyển mức đƣợc phép thì có xác suất lớn và đƣợc đặc trƣng bởi cƣờng độ hấp thụ lớn. Những chuyển mức bị cấm có xác suất nhỏ và đặc trƣng cƣờng độ hấp thụ nhỏ.