散射光中同时存在与入射光频率相同的瑞利线，以及频率不同的拉曼线。拉曼线又分为斯托克斯线（频率低于入射光）和反斯托克斯线（频率高于入射光），这两种谱线的产生机制涉及分子能级间的跃迁差异。
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拉曼效应的本质是光子与光学支声子之间的相互作用结果。当分子受到入射光照射时，激发光与分子作用引发极化，这可以视为一种虚拟吸收过程，电子跃迁到虚能级后立即返回基态，从而产生不同频率的散射光。
拉曼光谱通常用拉曼位移来表示，计算方式是基于激发波长为准的。具体来说，当分析斯托克斯线时，公式为（1/λ0 - 1/λ）乘以10的七次方，其中λ0代表激发波长，而λ则对应散射光的波长。
在拉曼光谱分析中，斯托克斯线通常更常用于检测，因为其强度较高且实验条件更易控制。而反斯托克斯线虽然存在，但由于其信号较弱，对设备灵敏度要求更高，实际应用中相对较少被采用。
光照射到物质表面时会发生两种散射现象：弹性散射和非弹性散射。弹性散射产生的散射光波长与激发光完全相同，而非弹性散射的散射光则包含比激发光波长更长或更短的成分，这种效应被称为拉曼效应。