Principe : dans les molécules organiques, les atomes sont liés entre eux par des énergies de liaison, caractéristiques de chaque type de liaison : C — H, C — OH, C = O, C = C, etc.

Ces énergies de liaisons sont sensibles aux radiations électromagnétiques qui vont provoquer des mouvements entre les atomes et entraîner des vibrations dans la molécule : déformation, rotation, étirement, etc., ce qui se traduira par une absorption de l'énergie reçue.
Un faisceau infra-rouge passe donc à travers l'échantillon et a pour but d'exciter les molécules. Ces molécules vont vibrer en absorbant une partie de l'énergie de rayonnement. Pour une molécule donnée, les énergies de liaisons sont toutes quantifiées, c'est-à-dire que la molécule ne peut présenter que certains états de vibrations, de rotations, ou électroniques. On obtient donc des bandes d'absorption caractéristiques des vibrations, et, en faisant défiler les longueurs d'ondes, on obtient ainsi le spectre complet de toutes les vibrations du produit analysé.
L'interprétation du spectre obtenu permet ainsi de reconstituer la molécule et donc d'identifier le produit. Pour aider à l'interprétation, les spectres sont traités par comparaison avec une bibliothèque de spectres de références informatisés dont une bibliothèque spécifique au L.R.M.H.