रमन वर्णक्रमीयता (स्पेक्ट्रोस्कोपी) सूक्ष्मदर्शीय विश्लेषण की कई सुविधाएं प्रदान करती है। चूंकि यह एक बिखरने वाली (स्कैटरिंग) तकनीक है, इसलिए नमूनों को स्थिर करने या वर्गीकृत करने की जरूरत नहीं है। रमन स्पेक्ट्रा (वर्णक्रम) एक बहुत छोटी मात्रा (व्यास में < 1 μm) से एकत्र की जा सकती है, ये स्पेक्ट्रा उस मात्रा में मौजूद प्रजातियों की पहचान बताते हैं। पानी आमतौर पर रमन वर्णक्रमीय विश्लेषण के साथ हस्तक्षेप नहीं करता है। इस प्रकार, रमन वर्णक्रमीयता (स्पेक्ट्रोस्कोपी) खनिजों, पॉलीमर और सिरेमिक जैसे पदार्थों और कोशिकाओं तथा प्रोटीनों की सूक्ष्म परीक्षा के लिए उपयुक्त है। एक रमन सूक्ष्मदर्शी एक मानक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप जैसा होता है जिसके साथ एक एक्साईटेशन लेज़र (excitation laser), एक मोनोक्रोमेटर और एक संवेदी डिटेक्टर (जैसे - एक चार्ज कपल्ड डिवाइस (सीसीडी (CCD)), या फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब (पीएमटी (PMT))) जुड़ा होता है। माइक्रोस्कोप के साथ एफटी-रमन (FT-Raman) का भी इस्तेमाल किया जाता है।

"डायरेक्ट इमेजिंग (प्रत्यक्ष छविकरण)" में पूरे क्षेत्र की छोटी रेंज की तरंग संख्याओं (रमन अंतराल) की सहायता से बिखराव की जांच की जाती है। उदाहरण के लिए, एक कोलेस्ट्रॉल के लिए एक तरंग संख्या की विशेषता का उपयोग कोशिका के भीतर कोलेस्ट्रॉल के वितरण का रिकॉर्ड रखने के लिए किया जा सकता है।

एक अन्य दृष्टिकोण "हायपरस्पेक्ट्रल इमेजिंग (hyperspectral imaging)" या "रासायनिक इमेजिंग" है, जिसमें क्षेत्र भर के दृश्य से रमन स्पेक्ट्रा हासिल किये जाते हैं। इस प्रकार से प्राप्त डाटा का प्रयोग तस्वीरें उत्पन्न करने में किया जा सकता है जो विभिन्न घटकों का स्थान तथा मात्रा दर्शाती हैं। कोशिका के उदाहरण में, एक हायपरस्पेक्ट्रल तस्वीर कोलेस्ट्रॉल के साथ-साथ प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड और फैटी एसिड का वितरण दर्शा सकती हैं। परिष्कृत संकेत और छवि प्रसंस्करण तकनीकों का उपयोग पानी की उपस्थिति, कल्चर मीडिया, बफ़र तथा दूसरे हस्तक्षेप करने वाले कारकों को नकारने के लिए किया जा सकता है।

रमन माइक्रोस्कोपी और विशेष रूप से कॉनफोकल माइक्रोस्कोपी (confocal microscopy), का स्पैटियल रेजोल्यूशन बहुत उच्च होता है। उदाहरण के लिए, कॉनफोकल रमन माइक्रोस्पेक्ट्रोमीटर का प्रयोग करके 632.8 nm लाइन से 100 μm व्यास के पिनहोल (pinhole) से हीलियम-नियोन लेज़र गुजारने पर पार्श्व और गहराई का रेजोल्यूशन क्रमशः 250 nm और 1.7 μm थे। चूंकि माइक्रोस्कोप के ऑब्जेक्टिव लेंस लेज़र बीम को व्यास में कई माइक्रोमीटर पर केन्द्रित करते हैं, परिणामस्वरूप प्राप्त फोटोन प्रवाह पारंपरिक रमन सेटअप की तुलना में कहीं अधिक होता है। इसमें प्रकाश बुझाने की अतिरिक्त सुविधा भी है। हालांकि, उच्च फोटोन प्रवाह नमूने में गिरावट पैदा कर सकता है और इस कारण से कुछ सेटअप में इस प्रक्रिया को कम करने के लिए एक गर्मी संबंधित सुचालक सब्स्ट्रेट होता है (जो एक गर्मी सोखने के यंत्र (हीट सिंक) के रूप में कार्य करता है).

रमन माइक्रोस्पेक्ट्रोस्कोपी का प्रयोग करके, नमूनों के सूक्ष्मदर्शीय क्षेत्रों के "इन विवो" समय- और स्थान-समाधित रमन वर्णक्रम को मापा जा सकता है। परिणामस्वरूप, पानी, मीडिया और बफ़र की चमक को हटाया जा सकता है। नतीजतन "इन विवो" समय- और स्थान-समाधित रमन वर्णक्रमीयता प्रोटीनों, कोशिकाओं तथा अंगों की जांच के लिए उपयुक्त है।

जैविक और चिकित्सीय नमूनों के लिए रमन माइक्रोस्कोपी आम तौर पर नियर-इन्फ्रारेड (एनआईआर (NIR)) लेज़र का प्रयोग करती हैं (785 nm डायोड तथा 1064 nm Nd: वाईएजी (YAG) खास तौर पर प्रयुक्त की जाती है). ऐसा करने से उच्च ऊर्जा तरंगदैर्य लगाने से नमूना के नष्ट होने का जोखिम कम हो जाता है। हालांकि, एनआईआर (NIR) रमन की तीव्रता कम है (रमन स्कैटरिंग तीव्रता की ω पर निर्भरता के कारण) और ज्यादातर डिटेक्टरों को संग्रह करने में समय लगता है। हाल ही में और अधिक संवेदनशील डिटेक्टर उपलब्ध हो गए हैं, जो इसके आम उपयोग के लिए अनुकूल तकनीक को बेहतर बना रहे हैं। अकार्बनिक नमूनों की रमन माइक्रोस्कोपी, जैसे चट्टानों और सिरेमिक तथा पॉलिमर, व्यापक श्रेणी की उत्तेज़क तरंग दैर्घ्य का उपयोग कर सकती है।

विविधताएं
चुम्बकीय विश्लेषण
सूक्ष्मवर्णक्रमीयता (माइक्रोस्पेक्ट्रोस्कोपी)
अनुप्रयोग