Mechanizm Rozmiar wzmocnienia zależy od szeregu czynników jak: właściwości elektryczne metalu, odległości cząsteczek od powierzchni, orientacji cząsteczek względem prostej normalnej do powierzchni, energii promieniowania wypadkowego, morfologii powierzchni, rozmiaru i geometrii ułożenia cząsteczek tworzących powierzchnię. Szczególnie ważna jest nierówność powierzchni, którą można zmieniać np. elektrochemicznie. Najlepsze ułożenie stanowią małe cząsteczki o średnicy mniejszej niż 100 nm albo atomowo nierówne powierzchnie. Tylko niektóre metale jak złoto, srebro czy miedź mogą być użyte jako substraty w technologii SERS.
Istnieją dwa wyjaśnienia mechanizmu wzmocnienia - magnetyczny i chemiczny. Drugi mechanizm zakłada stworzenie przenoszącego ładunek kompleksu pomiędzy powierzchnią metalu a analizowanymi cząsteczkami. Molekuły zawierające wolne pary elektronowe lub zapełnione orbitale π, jak np. aromatyczne aminy i fenole, wykazują największy efekt wzmocnienia. Jest to także widoczne w innych bogatych w elektrony cząsteczkach jak kwasy karboksylowe.