高光譜遙感能在可見光到短波紅外范圍內連續光譜成像，不僅光譜探測范圍超過了肉眼的感知，還能連續記錄數百個光譜波段。因此，用肉眼甚至普通的光學遙感不能識別的地面物體，這項技術都能夠更好地分辨出其內在的物理、化學特性，甚至是物質的分子和原子結構。
如果說彩色合成遙感圖像主要是根據顏色和形態的差異來分辨地面物體，那么高光譜遙感則是根據光譜曲線的形態來識別地面物體。它利用成像光譜儀在連續的幾十個甚至幾百個光譜通道獲取地物輻射信息，在取得地物空間圖像同時，每個像元都能夠得到一條包含地物診斷性光譜特征的連續光譜曲線。
高光譜遙感的出現，是遙感領域的一場革命，使本來在寬波段遙感中不可探測的物質，在高光譜遙感中能被探測。
