A spektroszkópia azt vizsgálja, hogy az anyag hogyan lép kölcsönhatásba az elektromágneses sugárzással. Amikor a fény egy anyagra esik, elnyelődhet, kibocsátódhat vagy szóródhat. Az abszorpció vagy emisszió mintázata feltárja az anyag szerkezetét és összetételét. Minden molekulának egyedi spektrális ujjlenyomata van. A spektroszkópia a kémia, a fizika és a csillagászat egyik leghatékonyabb eszköze.

A technika számos formában létezik. Az infravörös spektroszkópia a molekuláris rezgéseket méri és funkciós csoportokat azonosít. Az ultraibolya-látható spektroszkópia az elektronikus átmeneteket méri és a koncentrációk számszerűsítésére használják. A mágneses magrezonancia spektroszkópia a magspin-átmeneteket méri és a molekulaszerkezetet határozza meg. A tömegspektrometria nem szigorúan véve spektroszkópia, de gyakran azzal egy csoportba sorolják. A röntgenspektroszkópia a belső héjak elektronikus átmeneteit méri. Minden forma az elektromágneses spektrum más részét használja.

A spektroszkópiát ismeretlen anyagok azonosítására, koncentrációk számszerűsítésére, reakciókinetika tanulmányozására és molekulaszerkezet meghatározására használják. A csillagászatban a csillagok és galaxisok összetételének meghatározására használják. Az orvostudományban betegségek diagnosztizálására. A környezeti monitorozásban a szennyező anyagok kimutatására használják. A forenzikus medicinában a bizonyítékok elemzésére használják.

A műszerek bonyolultsága változó. Egy egyszerű spektrofotométer egy hullámhosszon méri az abszorbanciát. Az NMR spektrométer szupravezető mágneseket és rádióhullámokat használ. Egy spektrográffal ellátott távcső távoli csillagok spektrumát méri. A közös elv a fény és az anyag kölcsönhatása.