Первые наблюдения излучательных переходов между ридберговскими состояниями от астрофизических объектов были выполнены в СССР. Радиолинии излучения, соответствующие переходам между ридберговскими состояниями, наблюдаются вплоть до n ~ 300 от планетарных туманностей, центральных областей нашей Галактики и некоторых других галактик. Обнаружены линии Не, Не II, С II. Основным механизмом образования ридберговских состояний в астрофизических объектах является фоторекомбинация, поэтому радиолинии излучения называют также рекомбинационными радиолиниями. Радиолинии между ридберговскими состояниями играют важную, роль в диагностике астрофизических объектов. Для n < 100 ширина таких линий обусловлена эффектом Доплера позволяет судить о ионной температуре космической плазмы. Для более высоких n в уширение вносят вклад столкновения с электронами, и таким образом по ширине радиолиний, можно оценить также плотность электронов. Отношение интенсивностей радиолиний и континуума дает электронную температуру. В межзвёздных облаках обнаружены радиолинии поглощения, принадлежащие иону С II и соответствующие переходам между ридберговскими состояниями с n > 700.

Магнитное поле может быть использовано для удобной регистрации быстрых ридберговских атомов в методе коллинеарной лазерной фотоионизации. При этом появляются две возможности уменьшения столкновительного фона, который является серьёзным ограничивающим фактором. Во–первых, можно осуществить дополнительную масс–сепарацию ионного пучка на выходе из такого ионизатора. Это имеет непосредственное отношение к детектированию и спектроскопии очень редких изотопов. Во–вторых, измерение энергии ионов на выходе из ионизатора может быть целесообразным, так как атомные столкновения происходят за счёт уменьшения кинетической энергии.
 

Ридберговские состояния в лабораторных условиях создаются чаще всего возбуждением атома из основного состояния одним или несколькими световыми пучками большой интенсивности (по крайней мере на первом этапе возбуждения —накачке). Для накачки обычно используется N₂-лазер или вторая (третья) гармоника лазера на неодимовом стекле. Чтобы получать ридберговские состояния с заданными квантовыми числами n,l,m на втором этапе атомную систему возбуждают излучением мощных перестраиваемых лазеров на красителях.
Для регистрации ридберговских состояний наибольшее распространение получили флуоресцентный метод и метод ионизации электрическим полем. Флуоресцентный метод основан на анализе каскадного испускания света при переходах атома из ридберговского состояния. Этот метод обладает селективностью, однако интенсивность регистрируемого излучения в видимой области в этом случае мала. Флуоресцентный метод используют, как правило, для исследования ридберговских состояний с n < 20.
Спектры атомов и ионов в ридберговском состоянии исследуются различными методами. С помощью обычных многомодовых лазеров достигается спектральное разрешение порядка доплеровской ширины уровня, что позволяет исследовать ридберговские состояния с n <50. Если требуется более высокое разрешение, то используют метод скрещенных атомно-лазерных пучков, дающий разрешение в несколько Мгц, или методы нелинейной лазерной спектроскопии. Например методом двухфотонной спектроскопии был получен спектр с разрешением порядка Кгц. В тех случаях, когда интерес представляют интервалы между соседними ридберговскими состояниями, более удобны методы радиоспектроскопии, квантовых биений и пересечения уровней. Вместо настройки частоты излучения на частоту перехода между ридберговскими состояниями на заданную внешнем полем частоту можно настраивать сами ридберговские состояния. В этом случае ридберговские состояния позволяют усиливать слабый микроволновый сигнал.