拉曼光譜學在化學、物理領域廣泛被運用，是因為化學鍵以及對稱分子都有其特殊振動的光譜資訊，因此提供作為分子鑑別時的重要特徵。

拉曼光譜儀應用在化學分析上，是一種分析時間短、可識別分子結構、分子組成的有效方案。拉曼光譜法在化學中用於鑑定分子並研究化學鍵和分子內鍵。因為振動頻率特定於分子的化學鍵和對稱性(有機分子的指紋區域在波數範圍500–1500cm^-1中)，所以拉曼提供了識別分子的指紋。例如，拉曼光譜和IR光譜用於根據法向坐標分析確定SiO，Si₂O₂和Si₃O₃的振動頻率。拉曼還用於研究底物向酶中的添加。

自發性的拉曼光譜學在固態物理中常被運用，如原料特性、量測溫度和找尋樣品的crystallographic方位。例如，一組固態物質的特殊聲子模式提供實驗者能很快的辨識出單晶。另外，拉曼光譜學可以監測固態的低頻激發，例如電漿、磁振子和超導氣體的激發。拉曼信號，提供聲子模式中，Stokes(低頻轉換)強度和anti-Stokes(高頻)強度的比值的資訊。

拉曼散射經由非等向性的晶體所產生，提供確定晶體方向性的資訊。拉曼光線的極化依賴晶體及雷射的極化，如果晶體結構(尤其是，晶體結構的點群)已經知道，就可以用來找到晶體的方向。