光譜儀一般都包括入射狹縫、準直鏡、色散元件（光柵或棱鏡）、聚焦光學系統和探測器。
1.入射狹縫： 將入射的光學信號構建成一個明確的物像；
2.準直部分： 使光學信號的光線平行。該準直器可以為透鏡、反射鏡、或色散元件的部分功能，如在凹面光柵光譜儀中的凹面光柵的部分功能；
光譜儀光學系統
3.色散部分： 通常采用光柵，在空間上進將平行光行色散；
4.聚焦部分： 收集色散的光學信號，使得大部分入射狹縫的單色影像聚焦于焦平面；
5.陣列檢測器： 放置于焦平面，從而檢測大部分單色影像的光強度。該檢測器可以是CCD陣列或其它的光檢測陣列。
光譜儀光學系統
色散
色散廣義的說是指復色光分解為單色光而形成光譜的現象。幾列波在媒質中傳播，它們的頻率不同，傳播速度亦不同，這種現象叫色散；而在物理學中，把凡是與波速、波長有關的現象，叫作色散。中國古代對光的色散現象的認識最早起源于對自然色散現象——虹的認識。
色散可以利用棱鏡或光柵等作為“色散系統”的儀器來實現，當復色光進入棱鏡后，由于它對各種頻率的光具有不同折射率，各種色光的傳播方向有不同程度的偏折，因而在離開棱鏡時就各自分散，形成光譜。
光柵
由大量等寬等間距的平行狹縫構成的光學器件稱為光柵（grating）。一般常用的光柵是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕為不透光部分，兩刻痕之間的光滑部分可以透光，相當于一狹縫。精制的光柵，在1cm寬度內刻有幾千條乃至上萬條刻痕。
這種利用透射光衍射的光柵稱為透射光柵，還有利用兩刻痕間的反射光衍射的光柵，如在鍍有金屬層的表面上刻出許多平行刻痕，兩刻痕間的光滑金屬面可以反射光，這種光柵稱為反射光柵。