الصورة متعددة الأطياف هي التي تلتقط بيانات الصورة وفق ترددات معينة عبر الطيف الكهرومغناطيسي. ويمكن فصل الأطوال الموجية بواسطة الفلاتر أو عن طريق استخدام الأدوات التي تُعتبر حساسة لأطوال موجية معينة، وتشمل الضوء الناتج عن ترددات خارج نطاق الضوء المرئي، مثل الأشعة تحت الحمراء. يُمكن أن يُتيح التصوير الطيفي استخراج معلومات إضافية لا يُمكن رؤيتها من خلال مستقبلات العين البشرية لـ لـالأحمر، والأخضر، والأزرق. وقد تم تطويرها خصيصًا للتصوير الفضائي.
الصور متعددة الأطياف هي الفئة الرئيسية للصور الملتقطة عن طريق الاستشعار عن بعد (RS) مقياس الإشعاع. وبتقسيم الطيف إلى نطاقات متعددة يصبح التصوير متعدد الأطياف نقيضًا للتصوير البانكروماتي الذي يُسجل فقط حدة الإشعاع الساقط على كل بكسل. تحتوي الأقمار الاصطناعية عادةً على ثلاثة مقاييس إشعاعأو أكثر (القمر الاصطناعي(لاندسات يحتوي على سبعة). ويتطلب كل واحد منها صورةً رقميةً واحدة (في الاستشعار عن بعد، يُسمى 'مشهد') في مجموعة صغيرة من الأطياف المرئية، تتراوح بين 0.7 ميكرومتر و 0.4 ميكرومتر، تُسمى أحمر-أخضر-أزرق (RGB)، والتحول إلى موجات الأشعة تحت الحمراء من 0.7 ميكرومتر إلى 10 ميكرومترات أو أكثر، وتصنف كأشعة تحت حمراء قصيرة (NIR)، وأشعة تحت حمراء متوسطة (MIR) وأشعة تحت حمراء بعيدة (الأشعة تحت الحمراء البعيدة أو الحرارية). في حالة القمر لاندسات، تشكل المشاهد السبعة صورةً متعددة الأطياف بسبعة مجموعات. قد يطلق على التصوير الطيفي بمجموعات أكثر عددًا تعمل على زيادة دقة الطيف أو توسع التغطية الطيفية اسم فائقة الطيفية أو متسعة الطيفية.
وساعدت هذه التكنولوجيا في تفسير البرديات القديمة، كالتي وُجدت في هيركولانيوم، عن طريق تصوير الأجزاء في نطاق الأشعة تحت الحمراء (1000 ميكرومتر). وغالبًا ما يظهر النص الموجود بالوثائق للعين المجردة كحبر أسود على ورق أسود. في النطاق الذي يبلغ 1000 ميكرومتر، يجعل الاختلاف الذي يعكسه الضوء النص قابلاً للقراءة بشكل واضح. وتم أيضًا استخدامه في تصوير مؤلفات لآرخميدس عن طريق تصوير أوراق المخطوطة في عرض نطاق ترددي من 365-870 نانومترًا وبعد ذلك استخدام طرق معالجة رقمية حديثة للصورة لإظهار النص المطمور لأعمال آرخميدس.
وتحدد إتاحة أطوال الموجات للاستشعار والتصوير عن طريق إطار الأشعة تحت الحمراء والإطار الضوئي.