Kuvaspektroskopia, joka tunnetaan myös nimellä hyperspektrinen kuvantaminen, luo objektista kuvan tallentamalla kohteen antamat valoaallot. Prosessi on samanlainen kuin valokuvien ottaminen, mutta vain tiettyjen värien tallentamisen sijaan kuvantamispektrometrilaite havaitsee laajan valikoiman valoaaltoja, joista osa ihmissilmästä ei näe itse. Tämän avulla tutkijat voivat tarkkailla esineitä muodostavia materiaaleja ja kemikaaleja. Prosessi on tuhoamaton, joten tutkijat voivat tarkkailla kohdetta vahingoittamatta sitä. Se avaa ovia kehittyneempään lääketieteelliseen ja historialliseen tutkimukseen sekä kykyyn tutkia maan massoja ja niiden ilmakehää.
Kun henkilö katsoo esinettä, hänen silmänsä ottavat tiettyjä valoaaltoja, jotka hän näkee väreinä. Silmä sekoittaa kaikki näkemänsä värit yhteen muodostaakseen kuvan katsomastaan esineestä. Kuvaspektroskopia toimii päinvastoin. Se ottaa kaikki kohteen valoaallot ja jakaa ne yksittäisiin pisteisiin. Tällä menetelmällä luotujen kuvien tarkastelu voi paljastaa esineestä tiettyjä ominaisuuksia, kuten sen sisältämiä kemikaaleja.
Käyttämällä kuvaspektroskopiaa tarkkailijat voivat tallentaa ihmissilmän näkemän valon lisäksi myös ultravioletti- ja infrapunavalon, joita ihmiset eivät voi nähdä. Kaksi esinettä, jotka näyttävät väriltään samanlaisilta pinnalla, voivat näyttää hyvin erilaisilta, kun tarkkaillaan niiden antamaa ultravioletti- ja infrapunavaloa. Kemikaaleilla ja materiaaleilla, jotka muodostavat esineen, on jokaisella ainutlaatuinen ulkonäkö, kun niitä tarkastellaan käyttämällä kuvaspektroskopiaa ja tutkimalla erilaisia kohteita, tiedemiehet auttavat tutkijoita määrittämään, mitä materiaaleja havaituista uusista kohteista löytyy.
Spektroskoopilla luotu kuva tarjoaa paljon enemmän yksityiskohtia kuin ihminen voisi koskaan nähdä vain katsomalla kohdetta. Se voi paljastaa materiaaleja, kuten verta vanhalle kankaalle, jotka olivat niin pieniä tai haalistuneet, ettei silmä voinut nähdä niitä. Se auttaa myös tutkimaan planeettoja ja omaa planeettamme tutkimalla ilmakehää ja maamassoja nähdäkseen, mistä ne koostuvat. Tutkija voisi katsoa esimerkiksi öljykuvaa, joka on tallennettu spektroskoopilla, ja ottaa sitten kuvia muista alueista nähdäkseen, näkyykö öljyä näissä kuvissa. Tämä antaa tiedemiehelle tietää, että alueella on öljyä ilman, että sen löytämiseksi tarvitaan mitään tuhoavia menetelmiä.