Bildgebende Spektroskopie, auch als hyperspektrale Bildgebung bezeichnet, erstellt ein Bild eines Objekts, indem sie die Lichtwellen aufzeichnet, die das Objekt aussendet. Der Vorgang ist ähnlich wie beim Fotografieren, aber anstatt nur bestimmte Farben aufzunehmen, nimmt das bildgebende Spektrometer ein breites Spektrum an Lichtwellen auf, von denen das menschliche Auge einige allein nicht sehen kann. Auf diese Weise können Wissenschaftler die Materialien und Chemikalien beobachten, aus denen ein Objekt besteht. Der Prozess ist zerstörungsfrei, d. h. Wissenschaftler können das Objekt beobachten, ohne es zu beschädigen. Es öffnet Türen für fortschrittlichere medizinische und historische Forschung sowie die Möglichkeit, Landmassen und ihre Atmosphären zu untersuchen.
Wenn ein Mensch ein Objekt betrachtet, nehmen seine Augen bestimmte Lichtwellen auf, die er als Farben wahrnimmt. Das Auge mischt alle Farben, die es sehen kann, zu einem Bild des Objekts, das es betrachtet. Bildgebende Spektroskopie bewirkt das Gegenteil. Es nimmt alle Lichtwellen in einem Objekt auf und zerlegt sie in einzelne Punkte. Die Untersuchung der mit dieser Methode erstellten Bilder kann bestimmte Eigenschaften eines Objekts aufdecken, beispielsweise die darin enthaltenen Chemikalien.
Mit bildgebender Spektroskopie können Beobachter nicht nur das sichtbare Licht des menschlichen Auges aufzeichnen, sondern auch das ultraviolette und infrarote Licht, das der Mensch nicht sehen kann. Zwei Objekte, die auf der Oberfläche eine ähnliche Farbe aufweisen, können bei der Betrachtung des von ihnen abgegebenen ultravioletten und infraroten Lichts sehr unterschiedlich aussehen. Chemikalien und Materialien, aus denen ein Objekt besteht, haben jedes ein einzigartiges Aussehen, wenn sie mit bildgebender Spektroskopie betrachtet werden.
Das von einem Spektroskop erzeugte Bild bietet viel mehr Details, als eine Person durch bloßes Anschauen des Objekts jemals sehen könnte. Es kann Materialien wie Blut auf alten Stoffen zeigen, die so klein oder verblasst waren, dass das Auge sie nicht sehen konnte. Es hilft auch bei der Erforschung von Planeten sowie unseres eigenen Planeten, indem es die Atmosphäre und Landmassen untersucht, um zu sehen, woraus sie bestehen. Ein Wissenschaftler könnte beispielsweise ein mit dem Spektroskop aufgenommenes Bild von Öl betrachten und dann Bilder von anderen Bereichen aufnehmen, um zu sehen, ob in diesen Bildern Öl vorkommt. Dadurch weiß der Wissenschaftler, dass sich Öl in der Umgebung befindet, ohne dass zerstörerische Verfahren angewendet werden müssen, um es zu finden.