En conjunto con la física atómica y los modelos de evolución estelar, la espectroscopía estelar se usa actualmente para determinar una multitud de propiedades estelares: su distancia, edad, luminosidad y tasa de pérdida de masa se pueden estimar mediante estudios espectrales, y los estudios sobre efecto Doppler pueden descubrir la presencia de compañeros ocultos tales como agujeros negros y exoplanetas.