色散型近紅外光譜儀器的分光元件可以是棱鏡或光柵。為獲得較高分辨率，現代色散型儀器中多采用全息光柵作為分光元件，掃描型儀器通過光柵的轉動，使單色光按照波長的高低依次通過樣品，進入檢測器檢測。根據樣品的物態特性，可以選擇不同的樣品檢測器元件進行投射或反射分析。
該類型儀器的優點： 使用掃描型近紅外光譜儀可對樣品進行全譜掃描，掃描的重復性和分辨率較濾光片型儀器有很大程度的提高，個別高端的色散型近紅外光譜儀還可以作為研究級儀器使用。 化學計量學在近紅外中的應用是現代近紅外分析的特征之一。采用全譜分析，可以從近紅外譜圖中提取大量的有用信息；通過合理的計量學方法將光譜數據與訓練集樣品的性質（組成、特性數據）相關聯可得到相應的校正模型；進而預測未知樣品的性質。 該類型儀器的缺點： 光柵或反光鏡的機械軸承長時間連續使用容易磨損，影響波長的精度和重現性；由于機械部件較多，儀器的抗震性能較差；圖譜容易受到雜散光的干擾；掃描速度較慢，擴展性能差。由于使用外部標準樣品校正儀器，其分辨率、信噪比等指標雖然比濾光片型儀器有了很大的提高，但與傅里葉型儀器相比仍有質的區別。