原理是放射源射出的γ射线，会被样品中⁵⁷Fe（14.4keV跃迁）、¹¹⁹Sn（23.8keV跃迁）或一些稀土元素等共振吸收，其中⁵⁷Fe和¹¹⁹Sn吸收较显著，而⁵⁷Fe是研究最多的谱线。这些原子核与其周围的电或磁相互作用，一方是具有电荷、电四极矩和磁偶极矩的原子核，另一方是核外环境形成的电荷分布、电场、电场梯度和磁场。通过测定同质异能移位、电四级分裂、磁分裂、谱线宽度和无反冲分数等这些变化推出核周围化学环境的信息。

穆斯堡尔谱方法学包括背散射穆斯堡尔谱、发射穆斯堡尔谱、内转换电子穆斯堡尔谱等。光谱仪具有极高的分辨率，对核外化学变化十分灵敏、抗干扰能力强和不破坏样品，适用于固体样品。

穆斯堡尔光谱仪在物理学、化学、生物学等领域有重要作用。在物理学中，应用在点阵动力学、超导体、非晶物理、扩散、自旋玻璃、液晶、磁学等。在化学中，可以得出化合价、化学键、分子结构及表面活性剂等化学信息。在生物学中，由于含有铁的生物聚合物及其他含有穆斯堡尔核的生物结构，可以对生物组织的状态和性质进行分析。