NIRS är en användbar analysteknik eftersom olika molekyler absorberar och reflekterar nära-infrarött ljus i olika grad. När molekyler absorberar energi från nära-infrarött ljus omvandlas denna energi till kinetisk energi. Som ett resultat rör sig atomerna i molekylerna snabbare, böjer, sträcker eller roterar tillsammans med varandra. Ju mer ljus som absorberas av molekyler, desto mindre ljus blir kvar för att reflekteras.