如果说天体的多色拍摄很有意义的话，那么借助光谱仪对光线的分解就成为自1814年以来天体物理学的基本工具之一。也正是在这一年，约瑟夫·冯·夫琅和费(Joseph von Fraunhofer)在太阳光谱中观测到了一些射线。

光谱分析技术被应用于所有类型的天体。我们能够通过恒星光谱中波长的最大值，获取这颗恒星的温度信息；通过光谱上的暗线(吸收线)和/或明线(发射线),获取这颗恒星大气层中的化学成分等信息。科学家发现恒星上的平均化学成分的质量百分比为：74%的氢，24%的氦，2%的其他元素。

通过测量吸收线的强度，我们可以定性分析恒星的化学成分，得到更多关于恒星压力和引力的信息；通过测量恒星光谱在实验室和被观测位置的位移差，我们能够知道这颗恒星离开或靠近我们的速度(多普勒效应);通过谱线的分裂，测定恒星的磁场强度(塞曼效应)……总之，恒星光谱使我们对恒星在大气中的运动、强压力下的转动有了更多了解。