Assim como ocorre em outros tipos de absorção de energia, as moléculas, quando absorvem radiação na região do infravermelho, são excitadas para atingir um estado de maior energia. Essa absorção de radiação na região do infravermelho também é um processo quantizado. 

Um uso muito importante do espectro de infravermelho é fornecer informações estruturais das moléculas. As absorções de cada tipo de ligação (N-H, C-H, O-H, C-X, C=O, C-O, C=C, entre outras) são, em geral, encontradas apenas em pequenas regiões específicas do infravermelho vibracional, e uma pequena faixa de absorção pode ser definida para cada tipo de ligação.

Os espectros no infravermelho podem ser obtidos nas amostras sólidas, líquidas e gasosas

Ligações simétricas, como as do H₂ e Cl₂, não absorvem radiação no infravermelho, pois não possuem dipolo elétrico. 

A espectroscopia na região do infravermelho só pode ser utilizada para a caracterização de compostos orgânicos. Sua utilização para compostos de coordenação e organometálicos não é viável, pois a presença de íons metálicos causa perturbações no momento dipolar da molécula, gerando espectros com um número muito grande de bandas de absorção, o que torna sua interpretação impossível.