拉曼光谱对于分子键合以及样品的结构非常敏感，因而每种分子或样品都会有其*的光谱“指纹”。这些“指纹”可以用来进行化学鉴别、形态与相、内压力/应力以及组成成份等方面的研究和分析。
拉曼光谱能够探测材料的化学结构，它提供的信息包括：
化学结构和化学鉴别；
相和形态；
应力；
污染物和杂质；
一般而言，拉曼光谱是特定分子或材料*的化学指纹，能够用于快速确认材料种类或者区分不同的材料。在拉曼光谱数据库中包含着数千条光谱，通过快速搜索，找到与被分析物质相匹配的光谱数据，即可鉴别被分析物质。
如图所示分别是甲醇(methanol)和乙醇(ethanol)的拉曼光谱,二者有着显著的区别，可以用于区分这两种液体物质。
当与拉曼成像系统相结合时，可以基于样品的多条拉曼光谱来生成拉曼成像。这些成像可以用于展示不同化学成分、相与形态以及结晶度的分布。
如图所示是一粒药片的拉曼光谱成像，由图中可以看出阿司匹林（红色）和扑热息痛（蓝色）成分在药片中的分布情况。
