Die Schwingungsspektroskopie untersucht die Unterschiede in der Energie zwischen den Schwingungsmoden eines Moleküls. Diese sind größer als die Rotationsenergiezustände. Diese Spektroskopie kann ein direktes Maß für die Haftfestigkeit liefern. Die Schwingungsenergieniveaus können mit zweiatomigen Molekülen erklärt werden. In erster Näherung können molekulare Schwingungen als einfache harmonische Oszillatoren mit einer zugehörigen Energie, die als Schwingungsenergie bekannt ist, angenähert werden.