A espectroscopia estuda a forma como a matéria interage com a radiação eletromagnética. Quando a luz incide sobre uma substância, pode ser absorvida, emitida ou dispersa. O padrão de absorção ou emissão revela a estrutura e a composição da substância. Cada molécula possui uma assinatura espectral única. A espectroscopia é uma das ferramentas mais poderosas da química, da física e da astronomia.

A técnica apresenta-se de diversas formas. A espectroscopia de infravermelhos mede vibrações moleculares e identifica grupos funcionais. A espectroscopia ultravioleta-visível mede as transições eletrónicas e é utilizada para quantificar concentrações. A espectroscopia de ressonância magnética nuclear mede as transições de spin nuclear e determina a estrutura molecular. A espectrometria de massas não é estritamente uma espectroscopia, mas é frequentemente agrupada com ela. A espectroscopia de raios X mede transições eletrónicas em camadas internas. Cada forma utiliza uma parte diferente do espectro eletromagnético.

A espectroscopia é utilizada para identificar substâncias desconhecidas, quantificar concentrações, estudar a cinética das reações e determinar a estrutura molecular. É utilizada em astronomia para determinar a composição de estrelas e galáxias. É utilizada na medicina para diagnosticar doenças. É utilizada na monitorização ambiental para detetar poluentes. É utilizada na ciência forense para analisar provas.

Os instrumentos variam em complexidade. Um espectrofotómetro simples mede a absorbância num comprimento de onda específico. Um espectrómetro de RMN utiliza magnetos supercondutores e ondas de rádio. Um telescópio com espectrógrafo mede o espectro de estrelas distantes. O princípio comum é a interação da luz com a matéria.