Spektrometer je merilna naprava, ki zbira svetlobne valove. Te svetlobne valove uporablja za določanje materiala, ki je oddajal energijo, ali za ustvarjanje frekvenčnega spektra. Astronomi najpogosteje uporabljajo spektrometre za določanje sestave zvezd ali drugih nebesnih teles. Ko so predmeti dovolj vroči, oddajajo vidno svetlobo na določeni točki ali točkah na elektromagnetnem spektru. Spektrometri delijo dohodni svetlobni val na njegove sestavne barve. S tem lahko ugotovijo, kateri material je ustvaril svetlobo.
Najosnovnejša zasnova sodobnega spektrometra je sklop razrezanega zaslona, difrakcijske rešetke in fotodetektorja. Zaslon omogoča svetlobni žarek v notranjost spektrometra, kjer svetloba prehaja skozi difrakcijsko rešetko. Rešetka deli svetlobo na žarek sestavnih barv, podobno kot prizma. Po navedbah Univerze v Arizoni (referenca 1) imajo številni spektrometri tudi kolimativno ogledalo, zaradi katerega so svetlobni valovi vzporedni in koherentni, zato je bolj osredotočen. To velja zlasti za spektrometre, ki se uporabljajo v teleskopih. Nato se svetloba odbije na detektor, ki zajema posamezne valovne dolžine.
Po NASA-i (referenca 2) lahko spektroskopi določajo atmosfersko sestavo z analizo valovnih dolžin absorbirane sončne svetlobe, ki prehaja skozi določen del ozračja. Ko svetloba prehaja skozi plin, kot je kisik ali metan, ta absorbira nekatere valovne dolžine. Na to se gleda kot na različne barve, odvisno od plina.