光纤光谱仪结构紧凑，包括入射狭缝、准直物镜、光栅、成像反射镜、滤色片和阵列探测器，还包括数据采集系统和数据处理系统。光信号经入射狭缝投射到准直物镜上，将发散光变成准平行光反射到光栅上，色散后经成像反射镜将光谱呈在阵列接收器的接收面上，形成光谱谱面。光谱谱面既是单色光的序列排布(有次光谱影响)，让整个光谱中任一个微小谱带照射到相对应探测器的像元上，在此将光信号转换成电子信号后，经模拟数字转换，a/d放大，后由电器系统控制终端显示输出。从而完成各种光谱信号测量分析。
光纤光谱仪通常使用光纤作为信号耦合装置，将测量到的光耦合到光谱仪进行光谱分析。由于光纤的方便，用户可以灵活地构建光谱采集系统。
光纤光谱仪的优点在于测量系统的模块化和灵活性。光纤光谱仪的测量速度快，可用于在线分析。此外，由于使用了低成本的通用探测器，降低了光谱仪的成本，降低了整个测量系统的成本。
光纤光谱仪特点：
(1)光纤光谱仪是光纤技术的引入，使待测物脱离了样品池的限制，采样方式变得更为灵活，利用光纤探头把远离光谱仪器的样品光谱源引到光谱仪器，以适应被测样品的复杂形状和位置。由光纤引入光信号还可使仪器内部与外界环境隔绝，可增强对恶劣环境(潮湿气候、强电场干扰、腐蚀性气体)的抵抗能力，保证了光谱仪的长期可靠运行，延长使用寿命。
(2)光纤光谱仪以电荷耦合器件(ccd)阵列作为检测器，对光谱的扫描不必移动光栅，可进行瞬态采集，响应速度极快(测量时间为13～15ms)，并通过计算机实时输出。
(3)光纤光谱仪应用计算机技术，大地提高了光谱仪的智能化处理能力。
(4)光纤光谱仪采用全息光栅作为分光器件，杂散光低，提高了测量精度。