Spectroscopia studiază modul în care materia interacționează cu radiația electromagnetică. Când lumina atinge o substanță, aceasta poate fi absorbită, emisă sau împrăștiată. Modelul de absorbție sau emisie dezvăluie structura și compoziția substanței. Fiecare moleculă are o amprentă spectrală unică. Spectroscopia este unul dintre cele mai puternice instrumente din chimie, fizică și astronomie.

Tehnica se prezintă sub mai multe forme. Spectroscopia în infraroșu măsoară vibrațiile moleculare și identifică grupările funcționale. Spectroscopia ultraviolet-vizibilă măsoară tranzițiile electronice și este utilizată pentru cuantificarea concentrațiilor. Spectroscopia de rezonanță magnetică nucleară măsoară tranzițiile de spin nuclear și determină structura moleculară. Spectrometria de masă nu este strict spectroscopie, dar este adesea grupată cu aceasta. Spectroscopia cu raze X măsoară tranzițiile electronice în straturile interioare. Fiecare formă utilizează o parte diferită a spectrului electromagnetic.

Spectroscopia este utilizată pentru a identifica substanțe necunoscute, a cuantifica concentrațiile, a studia cinetica reacțiilor și a determina structura moleculară. Este utilizată în astronomie pentru a determina compoziția stelelor și galaxiilor. Este utilizată în medicină pentru diagnosticarea bolilor. Este utilizată în monitorizarea mediului pentru a detecta poluanții. Este utilizată în criminalistică pentru a analiza dovezi.

Instrumentele variază în complexitate. Un spectrofotometru simplu măsoară absorbanța la o anumită lungime de undă. Un spectrometru RMN utilizează magneți supraconductori și unde radio. Un telescop cu spectrograf măsoară spectrele stelelor îndepărtate. Principiul comun este interacțiunea luminii cu materia.