拉曼光譜儀在材料科學中是物質結構研究的有力工具，在相組成界面、晶界等課題中可以做很多工作。包括可提供聚合物材料結構方面的許多重要信息。如分子結構與組成、立體規整性、結晶與去向、分子相互作用，以及表面和界面的結構等等。從拉曼峰的寬度可以表征高分子材料的立體化學純度。如無規立場試樣或結構混雜的樣品，拉曼峰是弱而寬；而高度有序樣品具有強而尖銳的拉曼峰。具體如下：
　　（1）薄膜結構材料拉曼研究：拉曼光譜儀已成CVD（化學氣相沉積法）制備薄膜的檢測和鑒定手段。拉曼可以研究單、多、微和非晶硅結構以及硼化非晶硅、氫化非晶硅、金剛石、類金剛石等層狀薄膜的結構。
　　（2）超晶格材料研究：可通過測量超晶格中的應變層的拉曼頻移計算出應變層的應力，根據拉曼峰的對稱性，知道晶格的完整性。
　　（3）半導體材料研究：拉曼光譜可測出經離子注入后的半導體損傷分布，可測出半磁半導體的組分，外延層的質量，外延層混品的組分載流子濃度。
　　（4）耐高溫材料的相結構拉曼研究。
　　（5）全碳分子的拉曼研究。
　　（6）納米材料的量子尺寸效應研究。
　　拉曼光譜儀多是利用偏振特性，除了在高分子材料等的研究中，高利通拉曼光譜儀的應用領域還包括在無機化合物中金屬離子和配位體間的共價鍵常具有拉曼活性。另外，許多無機化合物具有多種晶型結構，它們具有不同的拉曼活性。因此， 用高利通拉曼光譜能測定和鑒別紅外光譜無法完成的無機化合物的晶型結構。