Hiperspektral görüntüleme olarak da bilinen görüntüleme spektroskopisi, nesnenin verdiği ışık dalgalarını kaydederek bir nesnenin görüntüsünü oluşturur. İşlem, fotoğraf çekmeye benzer, ancak yalnızca belirli renkleri kaydetmek yerine, görüntüleme spektrometresi cihazı, bazıları insan gözünün kendi göremediği çok çeşitli ışık dalgaları alır. Bu, bilim adamlarının bir nesneyi oluşturan malzemeleri ve kimyasalları gözlemlemelerine olanak sağlar. İşlem tahribatsızdır, yani bilim adamları nesneyi ona zarar vermeden gözlemleyebilirler. Kara kütlelerini ve atmosferlerini inceleme yeteneğinin yanı sıra, daha ileri tıbbi ve tarihi araştırmalar için de kapılar açar.
Bir insan bir nesneye baktığında gözleri, renk olarak gördüğü belli ışık dalgalarını algılar. Göz, baktığı nesnenin bir resmini oluşturmak için birlikte görebildiği tüm renkleri harmanlamaktadır. Görüntüleme spektroskopisi tam tersini yapar. Bir cisimdeki tüm ışık dalgalarını alır ve onları ayrı noktalara böler. Bu yöntem kullanılarak oluşturulan görüntülerin incelenmesi, içerdiği kimyasallar gibi bir nesne hakkındaki belirli nitelikleri ortaya çıkarabilir.
Görüntüleme spektroskopisini kullanarak, gözlemciler yalnızca insan gözünün gördüğü görünür ışığı değil, aynı zamanda insanların göremediği ultraviyole ve kızılötesi ışığını da kaydedebilir. Yüzeyde renkli olarak görünen iki nesne, yaydıkları ultraviyole ve kızılötesi ışığı gözlerken çok farklı görünebilir. Bir nesneyi oluşturan kimyasal maddeler ve malzemeler, görüntüleme spektroskopisi kullanılarak ve farklı öğeleri inceleyerek incelendiğinde her birinin benzersiz bir görünüme sahip olması, bilim adamlarının gözlemledikleri yeni öğelerde hangi malzemelerin bulunduğunu belirlemelerine yardımcı olur.
Bir spektroskoptan yaratılan görüntü, bir kişinin basitçe nesneye bakarak görebileceğinden çok daha fazla ayrıntı sağlar. Eski kumaşta kan gibi gözlerin göremediği kadar küçük veya solmuş olan materyalleri açığa çıkarabilir. Ayrıca, gezegenlerin keşfedilmesinde kendi gezegenimizin keşfedilmesinde, atmosferi ve kara topaklarını ne yaptıklarını görmek için inceleyerek yardımcı olur. Bir bilim insanı örneğin spektroskop ile kaydedilen bir yağ görüntüsüne bakabilir ve daha sonra bu görüntülerde yağ görünüp görünmediğini görmek için diğer alanların fotoğraflarını çekebilir. Bu, bilim insanına, petrolün bölgede bulunmasında herhangi bir yıkıcı prosedür kullanılmasını gerektirmeden alanda olduğunu bilmesini sağlar.
