Spektroskopi studerer, hvordan stof vekselvirker med elektromagnetisk stråling. Når lys rammer et stof, kan det absorberes, udsendes eller spredes. Absorptions- eller emissionsmønsteret afslører stoffets struktur og sammensætning. Hvert molekyle har et unikt spektral fingeraftryk. Spektroskopi er et af de mest kraftfulde værktøjer inden for kemi, fysik og astronomi.

Teknikken findes i mange former. Infrarødspektroskopi måler molekylære vibrationer og identificerer funktionelle grupper. Ultraviolet-synlig spektroskopi måler elektroniske overgange og bruges til at kvantificere koncentrationer. Kernemagnetisk resonansspektroskopi måler kernespinovergange og bestemmer molekylstruktur. Massespektrometri er ikke strengt taget spektroskopi, men den grupperes ofte sammen med den. Røntgenspektroskopi måler elektroniske overgange i indre skaller. Hver form bruger en forskellig del af det elektromagnetiske spektrum.

Spektroskopi bruges til at identificere ukendte stoffer, kvantificere koncentrationer, studere reaktionskinetik og bestemme molekylstruktur. Det bruges i astronomi til at bestemme sammensætningen af ​​stjerner og galakser. Det bruges i medicin til at diagnosticere sygdomme. Det bruges i miljøovervågning til at detektere forurenende stoffer. Det bruges i retsmedicin til at analysere beviser.

Instrumenterne varierer i kompleksitet. Et simpelt spektrofotometer måler absorbans ved én bølgelængde. Et NMR-spektrometer bruger superledende magneter og radiobølger. Et teleskop med en spektrograf måler spektrene af fjerne stjerner. Det fælles princip er lysets vekselvirkning med stof.