同步輻射能譜研究技術主要有：X光吸收能譜(XAS)、光電子能譜(PES)及紅外線能譜(IR)，其特點及用途分述如下：
X光吸收能譜：一般可分為兩個範圍：近邊緣X光吸收能譜與延伸X光吸收精細結構。近邊緣X光吸收能譜對於原子氧化態與結構座標具有相當大的關係；而延伸X光吸收精細結構可決定吸收原子與鄰近原子間的距離、配位數與其鄰近原子的種類。待測樣品可以為結晶態或非結晶態，亦或任何其他的形態(固態、液態、混合態甚至氣態等)，並且可在多種的環境條件下進行臨場實驗。
光電子能譜：為研究材料表面化學和物理的一項重要技術，可用於測定材料中元素構成、化學式，以及其中所含元素的化學態及電子能態。使用同步輻射光源具備了許多的優點，如寬能量範圍的可調變性、高強度、極佳的偏振光等。
紅外線能譜：為樣品在紅外光譜區下的吸收量測，主要目的為決定樣品的化學官能基型態。高能量的近紅外光可以激發泛音和諧波振動。中紅外光可以用來研究基礎振動和相關的旋轉-振動結構。遠紅外光的頻率與微波相鄰，能量低，可應用於旋轉光譜學。搭配同步幅射的紅外顯微鏡，不僅可提供比傳統紅外線更高亮度的光源，亦可明顯地提高其空間解析度。