La espectroscopia estudia cómo interactúa la materia con la radiación electromagnética. Cuando la luz incide sobre una sustancia, puede ser absorbida, emitida o dispersada. El patrón de absorción o emisión revela la estructura y composición de la sustancia. Cada molécula posee una huella espectral única. La espectroscopia es una de las herramientas más poderosas en química, física y astronomía.

Esta técnica se presenta en diversas formas. La espectroscopia infrarroja mide las vibraciones moleculares e identifica grupos funcionales. La espectroscopia ultravioleta-visible mide las transiciones electrónicas y se utiliza para cuantificar concentraciones. La espectroscopia de resonancia magnética nuclear mide las transiciones de espín nuclear y determina la estructura molecular. La espectrometría de masas no es estrictamente espectroscopia, pero a menudo se la agrupa con ella. La espectroscopia de rayos X mide las transiciones electrónicas en las capas internas. Cada forma utiliza una parte diferente del espectro electromagnético.

La espectroscopia se utiliza para identificar sustancias desconocidas, cuantificar concentraciones, estudiar la cinética de reacciones y determinar la estructura molecular. En astronomía, se emplea para determinar la composición de estrellas y galaxias. En medicina, se utiliza para diagnosticar enfermedades. En el monitoreo ambiental, se emplea para detectar contaminantes. En ciencia forense, se utiliza para analizar pruebas.

Los instrumentos varían en complejidad. Un espectrofotómetro simple mide la absorbancia a una longitud de onda. Un espectrómetro de RMN utiliza imanes superconductores y ondas de radio. Un telescopio con espectrógrafo mide los espectros de estrellas distantes. El principio común es la interacción de la luz con la materia.