Прежде чем зарегистрируется потенциально новое лекарственное средство, оно проходит длительный этап разработки метода синтеза. Рамановская спектроскопия идеально подходит для мониторинга концентраций реагентов, промежуточных продуктов и полуфабрикатов, определения кинетики, механизмов, конечных продуктов и выходов для различных типов реакций. Также с помощью Рамановской спектроскопии можно оценивать качество исходного сырья, проводить полиморфный скрининг и количественное определение активных веществ в рецептурных формулах. В качестве примера мониторинга процесса фармацевтического синтеза рассмотрим этерификацию бензойной кислоты с получением метилбензоата. Реагент и продукт обладают уникальными спектрами «отпечатков пальцев» с пиками в 780 и 817 см^-1 соответственно, которые идеально подходят для мониторинга в режиме реального времени.

Одни и те же материалы могут находиться в различных полиморфных состояниях, т.е. их кристаллическая структура может меняться, хотя они и имеют одинаковый химический состав. Различные полиморфные вещества имеют разную стабильность и могут формироваться преимущественно на основе процесса кристаллизации. Полиморфизм имеет важное значение в медицинской сфере, потому что эффективность лекарственных средств может сильно изменяться из-за растворимости различных кристаллических форм.

Точная проверка состава и однородности таблеток на стадии производства имеет решающее значение для фармацевтической промышленности. Однако современный деструктивный, химический анализ требует значительных затрат и длительного времени тестирования. Именно поэтому Рамановская спектроскопия отлично подходит для решения таких задач, так как не обладает подобными недостатками. Она позволяет определять соответствие препарата своей лекарственной формуле, наличие примесей, выявлять контрафактную продукцию. Каждый лекарственный препарат, как и составляющие его молекулы, имеют характерный Рамановский спектр, занесенный в базу данных для сравнения.  Помимо этого, портативные Рамановские спектрометры активно применяют для проверки срока годности препаратов и их состояния, поскольку любое химическое соединение склонно к распаду.

За последнее десятилетие контрафактные лекарства стали серьезной проблемой для фарминдустрии. Контрафактные лекарства часто могут содержать неправильные компоненты, не содержать активных веществ или содержать, но в недостаточном количестве. Последние являются наиболее сложными для детекции, поскольку простой химический анализ состава может ошибочно выдать образец за подлинный продукт. Рамановская спектроскопия относительно недавно начала активно применяться для анализа лекарственных препаратов. Одним из ключевых факторов для КР анализа является синий краситель indigo carmine aluminum lake, используемый в покрытии. Красящие покрытия часто используются наряду с особыми размерами и формой, чтобы придать уникальность продукту и облегчить распознавание для потребителей и специалистов. В том числе и по Рамановскому спектру подобных красителей можно отличить препарат от контрафактного.