成像光谱就是在特定光谱域以高光谱分辨率同时获得连续的地物光谱图像，这使得遥感应用可以在光谱维上进行空间展开，定量分析地球表层生物物理化学过程与参数。
70年代末80年代初，在研究归纳各种地物光谱特征的基础上，形成这样一个概念：如果能实现连续的窄波段成像，那么就有可能实现地面矿物的直接识别，由此产生了光谱和图像结合为一体的成像光谱技术。1983年美国喷气推进实验室研制出第一台航空成像光谱仪（AIS-1），随后包括中国在内的许多国家都研制成功了一系列成像光谱仪，其中有以线阵探测器为基础的光机扫描型，有以面阵探测器为基础的固态推扫型，也有以面阵探测器加光机的并扫型。
成像光谱仪主要性能参数是：①噪声等效反射率差（NEΔρ），体现为信噪比（SNR）；②瞬时视场角（IFOV），体现为地面分辨率；③光谱分辨率，直观地表现为波段多少和波段谱宽。
高光谱分辨率遥感信息分析处理，集中于光谱维上进行图像信息的展开和定量分析，其图像处理模式的关键技术有：（1）超多维光谱图像信息的显示，如图像立方体的生成；（2）光谱重建，即成像光谱数据的定标、定量化和大气纠正模型与算法，依此实现成像光谱信息的图像-光谱转换；（3）光谱编码，尤其指光谱吸收位置、深度、对称性等光谱特征参数的算法；（4）基于光谱数据库的地物光谱匹配识别算法；（5）混合光谱分解模型；（6）基于光谱模型的地表生物物理化学过程与参数的识别和反演算法。
高光谱分辨率成像光谱遥感起源于地质矿物识别填图研究，逐渐扩展为植被生态、海洋海岸水色、冰雪、土壤以及大气研究。