Pasmo promieniowania elektromagnetycznego obejmujące mikrofale jest dosyć szerokie (od 300 MHz do 3 THz), w związku z tym z praktycznych i ekonomicznych względów zakres pracy urządzenia zawęża się do takiego, który jest najbardziej użyteczny z punktu widzenia prowadzonych pomiarów.
W najprostszy sposób spektrometr może zostać skonstruowany w oparciu o źródło promieniowania mikrofalowego (magnetron, klistron (lampa mikrofalowa)), celkę absorpcyjną, w której umieszczona jest próbka badana oraz detektor w postaci radioodbiornika superheterodynowego. Widmo uzyskuje się poprzez przemiatanie częstotliwości źródła w celu znalezienia sygnału pochodzącego od badanej próbki. Prostą odmianą tego układu jest technika, w której do celki absorpcyjnej wprowadza się elektrody, do których doprowadzany jest prąd zmienny, co skutkuje modulacją częstotliwości przejść rotacyjnych. Ta technika nazywana jest modulacją Starka i pozwala na detekcję, która jest wrażliwa na zmianę faz, co podnosi czułość metody. Spektroskopia absorpcyjna jest odpowiednia dla próbek stałych termodynamicznie w temperaturach pokojowych.