脉冲激光照射于物质表面，物质内部的部分分子在吸收激光能量后产生无辐射跃迁（热膨胀），宏观表现为光声池内气压变化。当脉冲激光被周期性调制时，池内压力呈周期性变化，产生声波；声波通过声敏元件进一步处理得到激光光声光谱。

光声效应是指样品吸收强度调制的光而激发起声波的效应，1880年A.G.贝尔发现固体的光声效应，1881年他又和J.丁铎尔^[注]和W.C.伦琴相继发现气体和液体的光声效应。物质分子吸收光能后，有三种方式释放能量：无辐射跃迁（热效应）、发光衰减和化学变化。在不发生化学反应的场合下，通常只有前两个过程发生，二者存在相互竞争、制约的关系。以气体分子为例，在红外波段，分子吸收光能而处于振动激发态，然后主要以无辐射跃迁的方式将振动能转化为热能，辐射跃迁的概率很小；在可见和紫外光区，分子吸收光能而处于电子激发态，电子态的荧光量子效率高，分子主要以发光衰减的方式释放能量。

由于理论与技术的限制，光声效应发现后半个多世纪应用未能得到发展。20世纪60年代以后，随着微信号检测技术的发展，高灵敏微音器和压电陶瓷传声器的出现以及激光器的问世，激光光声光谱技术得以迅速发展。凭借激光的高灵敏度与分辨率，激光光声光谱广泛应用于微弱信号的检测（微量物质的检测，吸收系数的测定，分子激发态的研究，多光子吸收的研究，位移光谱的测定，表面与薄膜的研究等）。激光光声成像（生物医学成像领域）正引发越来越多的关注，成为激光光声光谱技术的研究热点之一。