分光系統是紅外光譜儀的核心器件，其作用是將復合光轉化為單色光。主要的分光類型有濾光片、光柵、干涉儀和聲光調諧濾光器，分別對應濾光片型紅外光譜儀、色散型紅外光譜儀，傅里葉變換紅外光譜儀和聲光濾光型紅外光譜儀。
（1）濾光片型紅外光譜儀
濾光片型紅外光譜儀采用干涉濾光片進行分光，通過將不同的濾光片固定在轉盤上，以此達到測量樣品在多個波長處的紅外光譜數據。目前濾光片技術的開發已經受到限制，目前的技術水平只能開發出片濾光片。
（2）色散型紅外光譜儀
色散性紅外光譜儀又叫做光柵掃描型紅外光譜儀，其采用棱鏡或者光柵作為分光，該類儀器的特點是可進行全譜掃描，分辨率較高。此外，除檢測器外，整個光學系統都可與紫外可見分光光度計合用，而市場上也有很多紫外-可見-近紅外區域何為一體的光譜儀。
（3）傅里葉變換紅外光譜儀
傅里葉變換紅外光譜儀目前在紅外光譜儀中占有主導地位。傅里葉變換紅外光譜儀的核心部件是邁克爾遜干涉儀。
光源發出的光經準直成為平行光，按45°角入射到分束器上，其中一半強度的光被分束器反射，射向固定鏡M2，另一半強度的光透過分束器射向動鏡M1。
射向固定鏡和動鏡的光經反射后實際上又會合到了一起，此時已成為具有干涉光特性的相干光，當動鏡運動時，就能得到不同光程差的干涉光強。
對于一個純單色光，在動鏡連續運動中將得到強度不斷變化的余弦干涉波，所以檢測器檢測到的是樣品的干涉圖，每個時刻都可得到分析光中全部波長的信息，最后樣品的干涉圖函數經傅里葉變換后與空白時光源的強度按頻率分布的比值即得到樣品的紅外光譜圖。
（4）聲光濾光型(AOTF)紅外光譜儀
聲光濾光型紅外光譜儀是根據聲光衍射原理，采用具有較高的聲光品質因素和較低的聲衰減的雙折射單晶制成的分光器件。
AOTF是由雙折射晶體、射頻輻射源、電聲轉換器和聲波吸收器組成。
AOTF型紅外光譜儀的顯著特點是分光系統中無可移動的部件，掃描速度快，但其分辨率不如色散型和傅里葉變換型紅外光譜儀，比較適合用于在線過程分析。
