Alors que d'autres avaient observé le phénomène auparavant, Bunsen et Kirchhoff ont été les premiers à l'étudier et à l'analyser systématiquement. Ils ont développé le spectroscope , un appareil qui leur a permis de séparer les différentes longueurs d'onde de lumière émises par des éléments chauffés. Cela les a amenés à identifier les lignes spectrales uniques produites par divers éléments, jetant les bases du champ de spectroscopie .
Alors que Bunsen et Kirchhoff sont crédités de la découverte, d'autres chercheurs comme William Hyde Wollaston et Joseph von Fraunhofer avait fait des observations antérieures liées aux spectres d'émission atomique. Wollaston a observé des lignes sombres dans le spectre solaire en 1802, et Fraunhofer a catalogué ces lignes en détail en 1814. Cependant, c'est Bunsen et Kirchhoff qui ont pu connecter ces lignes à des éléments spécifiques et développer le cadre théorique pour la spectroscopie.
