運用光譜分析，人們不久發現了在研究中一直被忽視了的一些化學元素，因為它們隻是出現在極微量的分布中。像銣和銫，就是本生通過焰色發現的。後來通過光譜，又發現了銦、镓、鈧的存在。未知化合物的成分也可以通過光譜分析確定。
弗勞恩霍費爾曾經觀察到，太陽光譜的兩條暗線剛好處在實驗室實驗中鈉光譜的明線位置上。萊昂·富科和本生以及克希霍夫是這樣解釋的：如果亮光落在較不亮的鈉蒸氣上，那麼就會出現“鈉線的逆變”。光譜中，原來明線的位置到現在比其餘部分暗。使用相應的實驗方法，其他化學元素的光譜線也有同樣的情況。
其原因是什麼呢?
發光的氣體和蒸氣吸收它們自己放射的顏色。除了發光體的光引起的發射光譜外，還有吸收光譜。光通過發光的氣體和蒸氣時，就產生了吸收光譜。這時，吸收光譜在某種程度上就是發射光譜的“反麵”。吸收光譜中屬於某一元素的暗線所處的位置，恰好是沒有吸收時發射光譜的明線所處的位置。
這種認識解釋了太陽光譜中弗勞恩霍費爾線的形成。
克希霍夫這樣寫道：
“為了解釋太陽光譜的暗線，必須承認，太陽的大氣包圍著發光體，發光體本身隻產生沒有暗線的光譜。人們可以做的假設就是，太陽是一個固體的或流體的高溫的核，四周是溫度略低的大氣”。
太陽大氣中的元素吸收了“自己的”光，因此形成了暗線。事實上進一步的測量和比較表明，地球上有許多元素在太陽大氣中是熾熱的蒸氣。隻要擴大研究恒星的光譜，就會發現，“地球上的”元素在恒星上也存在。
在化學史上，有一個元素的發現第一次是在太陽上。
當時人們已經知道怎樣安放和遮暗附有光譜儀的望遠鏡，以取得太陽四周熾熱氣體層的光譜，而不是太陽本身的光譜。所以，分光鏡顯示的不是吸收光譜，而是發射光譜。正常情況下暗的弗勞恩霍費爾線顯得明亮了。英國天文學家和物理學家約瑟夫·諾爾曼·洛克耶在這裏觀察到一個明亮的黃線，這個位置是屬於一個未知的元素的。洛克耶猜想原因是地球上存在一個未知的元素，他命名為氦。幾乎過了30年，1895年地球上的氦才被發現，而且是在某些礦物之中，有微量的氦。新元素第一次發現於太陽，後來才發現於地球，這是一個令人信服的證據，證明同樣的元素也存在於天體之說。
從此，光譜分析在天文學和天文物理學方麵建立了豐功偉績。
人們從星球的光譜可以推斷其表麵大氣溫度，由此又可得到星體本身溫度的要點。
光源的光譜中存在細微的，隻有用最精密的手段才可以測得的偏移，偏移取決於光源朝我們來或離我們去的運動速度，根據這一點，可以用光譜分析來測定恒星速度。
19世紀迅速發展的攝影技術，為光譜分析作出了貢獻。
目前光譜分析已從可見光到不可見光，可以對遙遠星球的化學成份進行測定，證明了化學元素的普遍存在。