Terwijl anderen het fenomeen eerder hadden waargenomen, waren Bunsen en Kirchhoff de eerste die het systematisch bestudeerden en analyseren. Ze ontwikkelden de spectroscoop , een apparaat waarmee ze de verschillende golflengten van licht uitgezonden door verwarmde elementen konden scheiden. Dit bracht hen ertoe de unieke spectrale lijnen te identificeren die door verschillende elementen worden geproduceerd, waardoor de basis werd gelegd voor het veld van spectroscopie .

Terwijl Bunsen en Kirchhoff worden gecrediteerd met de ontdekking, andere onderzoekers zoals William Hyde Wollaston en Joseph von Fraunhofer had eerdere observaties gemaakt met betrekking tot atomaire emissiespectra. Wollaston observeerde donkere lijnen in het zonnespectrum in 1802, en Fraunhofer catalogiseerde deze lijnen gedetailleerd in 1814. Het was echter Bunsen en Kirchhoff die in staat waren om deze lijnen te verbinden met specifieke elementen en het theoretische kader voor spectroscopie te ontwikkelen.