颜色测量的方法有两种，即：目视测色法和仪器测色法。目视测色法是古老而基本的方法，人眼观察样品颜色与标准颜色而进行直接的视觉比较。由于此方法需要操作人员具有敏锐的观察力和丰富的颜色测量经验，因此其工作效率偏低而且测量结果具有一定的主观性。当前目视测色法已经逐渐被仪器测色法所取代。仪器测色分为光电积分法和分光光度法两种，相应的仪器称为光电积分式测色仪和分光测色仪。
1.光电积分式测色仪
光电积分法，是在整个测量波长范围内，对被测物体颜色的光能量进行一次性积分测量，直接得到三刺激值X、Y、Z，再计算出样品的色品坐标等参数。因此，该方法又称为三刺激值法。通常用滤光片覆盖在探测器上，把探测器的相对光谱灵敏度修正成CIE推荐的光谱三刺激值。滤光片需满足卢瑟条件，以和光探测器精确匹配。但在实际应用中，由于有色玻璃的品种有限，仪器不可能完全符合该条件，只能近似符合。
光电积分式测色仪器主要包括色差计和色度计。色差计利用仪器内部的标准光源照明来测量透射色或反射色，直接测出物体色的三刺激值。该仪器往往不能准确测定绝对值，但可以较为准确地测量两种颜色之间的色差。色度计可测量光源色和由仪器外部光源照明的物体颜色，包括亮度色度计和光源测色仪等。光电积分式测色仪器虽能准确测出两近似光谱功率分布的颜色之间的差别，但测量精度在很大程度上取决于光探测器的光谱匹配精度，在测定三刺激值和色品坐标的绝对精度方面有一定的局限性。这类仪器具有一定的测量精度但速度很快。光电积分型测色仪器在颜色工业生产、控制、产品检验与销售等品质管理方面已得到广泛应用。尽管光电积分式测色仪器成本较低，使用广泛，但是功能有限，精度还不够高。
2.分光测色仪
分光测色法是指，通过测定物体的光谱特性，由此计算出被测物体颜色在标准照明体下的三刺激值，进一步得到各种色度参数的方法。该方法解决了颜色测量需要使用标准光源的问题，提高了测量的灵活性，易于实施。这是一种精密的颜色测量方法，采用该方法的仪器即为分光测色仪，其成本较高。由于分光测色仪不仅可以给出颜色的三刺激值、Y、Z，还可以给出物体的光谱特性曲线（如光谱反射率因数）。分光测色仪是精度和准确度都很高的颜色测量仪器，被广泛用配色及颜色分析中，可对光电积分测色仪器进行定标，建立色度标准等。
作为分光光度计的一个分支，分光测色仪的典型组成部分有：光源和照明系统、分光系统、光电接收系统、控制和数据处理系统等。其中，分光系统把混合光分解成单色光，光电接收系统接收单色光并进行光电转换。根据光谱信号采集方式的不同，分光光度法可分为光谱扫描法和光电摄谱法。
光谱扫描法是单通道测色方法，一般采用卤钨灯照明，光电倍增管接收从单色仪射出的各波长辐射能量，按一定波长间隔，采用机械扫描结构，逐个波长采集光谱信号。优点是精度很高，缺点是光路和结构复杂，测量速度慢，且波长重复性差，对光源的稳定性要求高，受光源的不稳定性等因素影响显著，这种传统的分光光度测色法，已经基本不满足当今颜色测量的要求。
光电摄谱法通过多通道光电探测器获取光谱能量的信息，得出全波段光谱数据。随着半导体技术的进步，高性能的图像传感器被不断开发出来，出现了采用脉冲氩灯作为照明光源和自扫描光电二极管阵列作为探测器的电子扫描式分光测色仪，测量速度很快。其优点有，测量时间短，信噪比高，对光源稳定性要求低，不必使用机械扫描就能获取全谱数据，适用于瞬态测量。
以上两种仪器测色方法中，分光光度法颜色测量精确，且光电摄谱法使用更为广泛。