由於電子云中的電子在環繞原子核時，只能受限擁有一些特定的能量，所以一旦電子能量有變化，此能量差就會產生該原子特有的光子，這就是譜線的由來。通過譜線的強度更可觀測出此元素含量的多少。
特定譜線的出現，就表示存在著某些元素。通過譜線的強度更可觀測出此元素含量的多寡。譜線如果在波長上有位移，則通過
多普勒效應，還可得到光源朝向或遠離觀察者的
運動速度。原子的運動（其速度與溫度有關）會導致譜線變寬，原因是部分的運動是朝向觀測者，而部分的運動是遠離觀測者所以從譜線的寬度可以求得溫度。至於密度，則可通過幾條不同譜線的強度或譜線的寬度決定。
加入電場和磁場作用夠強，也將影響譜線的形狀。