thumb|200px|Widmo oscylacyjno-rotacyjne cząsteczki HCl thumb|200px|Tworzenie widma oscylacyjno-rotacyjnego thumb|200px|Obliczanie stałych rotacyjnych Widmo oscylacyjno-rotacyjne – rodzaj widma oscylacyjnego o dużej rozdzielczości, gdy ujawnia się struktura rotacyjna widma oscylacyjnego. Każda linia w widmie oscylacyjnym w rzeczywistości składa się z dużej liczby linii składowych położonych bardzo blisko siebie, które przy dużej rozdzielczości spektrofotometru można rozseparować na linie składowe.
Przejście oscylacyjne rozpatrywane w ujęciu klasycznym powoduje oscylację cząsteczki – gwałtowne zwiększenie bądź zmniejszenie długości wiązania. Zmiana długości wiązania spowoduje zmianę prędkości obrotu cząsteczki, stąd w widmie oscylacyjnym struktura rotacyjna.
Kwantowanie energii cząstek Poziomy oscylacyjno-rotacyjne można rozważać jako sumę poziomu oscylacyjnego i rotacyjnego (dla przybliżenia rotatora sztywnego i oscylatora harmonicznego):
Podczas przejścia oscylacyjno-rotacyjnego zmiana rotacyjnej liczby kwantowej dla pewnych szczególnych przypadków (gdy cząsteczka ma moment pędu wokół swojej osi – np. cząsteczka NO).