顯微光譜分析又稱微區光譜分析，是通過光學顯微鏡等輔助光學設備，采集微小區域的光信號進行樣品光譜分析的一種方法。

顯微光譜分析是對比普通光譜分析而言。通常普通光譜分析是指普通光纖光譜儀通過光纖將光信號導入光譜之中。但是由于光纖收集的是發散光(一般光譜光纖數值孔徑為0.22)，因此普通光纖光譜儀僅能采集較大空間的光信號。測試信號并不理想。

后來，人們通過光學顯微鏡配合光纖光譜儀進行樣品空間分辨分析使得樣品的空間分辨率得到了大大的提高。為了獲得更高的分辨率一方面是要提高顯微鏡的分辨率，另外一方面是要提高光纖光譜儀的性能和兩者之間的配合性能。