Konwencjonalny spektrofotometr Ramana obejmuje źródło laserowe, system trzymania próbki, selektor długości fali i detektor.

Monochromatyczne źródło laserowe, zazwyczaj wykorzystujące promieniowanie widzialne lub bliskiej podczerwieni, generuje silnie skupioną wiązkę światła. Światło to oddziałuje z cząsteczkami próbki, rozpraszając część światła. Próbki ciekłe i gazowe są zwykle testowane w zwykłych szklanych kapilarach, podczas gdy ciała stałe można analizować jako proszki pakowane w kapilarach lub jako peletki bromku potasu. Rozproszone światło jest zbierane za pomocą oddzielnej soczewki i skupiane na wejściu monochromatora, który rozprasza światło na jego składowe częstotliwości.

Aby zapewnić dokładne wyniki, wyjście jest szeroko filtrowane w celu usunięcia rozproszonego promieniowania laserowego i rozpraszania Rayleigha, które mogą zakłócać sygnał Ramana. Sygnał optyczny jest następnie przekształcany na sygnał elektryczny w detektorze, często urządzeniu sprzężonym ładunkowo lub fotopowielaczu, co umożliwia jego przetwarzanie i wizualizację jako widma Ramana.

W niektórych przypadkach w spektrometrach Ramana światłowodowych stosuje się wysokiej jakości filtry pasmowe i filtry wycinające, aby zminimalizować promieniowanie rozproszone Rayleigha. Inna odmiana, instrument Fourier Transform Raman, zastępuje monochromator interferometrem Michelsona i wykorzystuje laser fali ciągłej. Po przejściu przez filtry promieniowanie jest skupiane na chłodzonym detektorze germanowym w celu analizy.