Spektroskopi mempelajari bagaimana materi berinteraksi dengan radiasi elektromagnetik. Ketika cahaya mengenai suatu zat, cahaya tersebut dapat diserap, dipancarkan, atau dihamburkan. Pola penyerapan atau emisi mengungkapkan struktur dan komposisi zat tersebut. Setiap molekul memiliki sidik jari spektral yang unik. Spektroskopi adalah salah satu alat paling ampuh dalam kimia, fisika, dan astronomi.

Teknik ini hadir dalam berbagai bentuk. Spektroskopi inframerah mengukur getaran molekuler dan mengidentifikasi gugus fungsional. Spektroskopi ultraviolet-visible mengukur transisi elektronik dan digunakan untuk mengukur konsentrasi. Spektroskopi resonansi magnetik nuklir mengukur transisi putaran nuklir dan menentukan struktur molekuler. Spektrometri massa bukanlah spektroskopi murni, tetapi sering dikelompokkan bersamanya. Spektroskopi sinar-X mengukur transisi elektronik pada kulit bagian dalam. Setiap bentuk menggunakan bagian spektrum elektromagnetik yang berbeda.

Spektroskopi digunakan untuk mengidentifikasi zat yang tidak dikenal, mengukur konsentrasi, mempelajari kinetika reaksi, dan menentukan struktur molekul. Dalam astronomi, spektroskopi digunakan untuk menentukan komposisi bintang dan galaksi. Dalam kedokteran, spektroskopi digunakan untuk mendiagnosis penyakit. Dalam pemantauan lingkungan, spektroskopi digunakan untuk mendeteksi polutan. Dalam forensik, spektroskopi digunakan untuk menganalisis bukti.

Instrumen-instrumen tersebut bervariasi dalam kompleksitasnya. Spektrofotometer sederhana mengukur absorbansi pada satu panjang gelombang. Spektrometer NMR menggunakan magnet superkonduktor dan gelombang radio. Teleskop dengan spektrograf mengukur spektrum bintang-bintang yang jauh. Prinsip umumnya adalah interaksi cahaya dengan materi.