Спектроскопия изучает взаимодействие вещества с электромагнитным излучением. Когда свет попадает на вещество, он может поглощаться, излучаться или рассеиваться. Характер поглощения или излучения позволяет определить структуру и состав вещества. Каждая молекула имеет уникальный спектральный отпечаток. Спектроскопия — один из самых мощных инструментов в химии, физике и астрономии.

Данная методика существует во многих формах. Инфракрасная спектроскопия измеряет молекулярные колебания и идентифицирует функциональные группы. Ультрафиолетовая и видимая спектроскопия измеряет электронные переходы и используется для количественного определения концентраций. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса измеряет переходы ядерного спина и определяет молекулярную структуру. Масс-спектрометрия не является строго спектроскопией, но часто её относят к этой области. Рентгеновская спектроскопия измеряет электронные переходы во внутренних оболочках. Каждая из этих методик использует разные части электромагнитного спектра.

Спектроскопия используется для идентификации неизвестных веществ, количественного определения концентраций, изучения кинетики реакций и определения молекулярной структуры. Она применяется в астрономии для определения состава звезд и галактик. Она используется в медицине для диагностики заболеваний. Она используется в мониторинге окружающей среды для обнаружения загрязняющих веществ. Она используется в криминалистике для анализа доказательств.

Приборы различаются по сложности. Простой спектрофотометр измеряет поглощение на одной длине волны. ЯМР-спектрометр использует сверхпроводящие магниты и радиоволны. Телескоп со спектрографом измеряет спектры далеких звезд. Общий принцип основан на взаимодействии света с материей.