利用多個波段的敏感元件同時對地物掃描成像的遙感器，也稱多光譜掃描輻射計。多光譜掃描器是從機載紅外行掃描器演變而來的。最初的行掃描器使用單一的紅外波段。為瞭充分利用地物波譜的差異來識別地物，後來研製成使用可見光和紅外多個波段同時掃描的儀器，即多光譜掃描器，可用以獲取每個像元（圖元）的譜輻射量。
多光譜掃描器廣泛用於航空遙感。機載多光譜掃描器一般分辨力較高，波段設置靈活，並趨向於細分光譜。中國自60年代中期開始研製紅外行掃描描器，80年代研制成功組合式多光譜掃描儀（波長為0.35～14微米，分11個波段）和紅外細分光譜掃描儀（波長為8～14微米，分6個波段）。(見彩圖)
紅外多光譜掃描儀：記錄和顯示部分
結構原理 從地物來的紅外和可見光輻射進入多光譜掃描儀，經掃描鏡反射進入聚光系統，成像於視場光欄處（圖1）。視場光欄大小決定瞬時視場的大小。進入視場光欄的某瞬間的一像元的輻射，由單色器分光，將同一像元的輻射分成若幹波段。分光的手段很多，有時單色器的波段不夠寬，可以用分色片先把可見光與熱紅外波段分開。這樣，可以在很寬的光譜范圍內選取所需要的波段。然後，按不同的波段分別用相應的光電探測器和紅外探測器接收。在可見光和近紅外波段常用光電倍增管（見光電管與光電倍增管）或矽光電二極管，在熱紅外波段，常用銻化銦和碲鎘汞探測器等。
掃描過程 掃描儀安裝在飛行器上。掃描儀的掃描鏡旋轉，使接收的瞬時視場作垂直於飛行方向的運動，從而實現行掃描（圖2）。由於飛行器的向前運動，掃描儀遂完成二維掃描。地物景像被逐點掃過，並逐點分波段測量，從而獲得多光譜的遙感圖像信息。
特點 多光譜掃描儀的優點是：①工作波段寬，從近紫外、可見光到熱紅外波段，波長范圍達0.35～20微米；②各波段的數據容易配準。這兩個特點非其他遙感器所能具有，因而多光譜掃描儀是氣象衛星和“陸地衛星”的主要遙感器。