Spektroskopi, maddenin elektromanyetik radyasyonla nasıl etkileşimde bulunduğunu inceler. Işık bir maddeye çarptığında, emilebilir, yayılabilir veya saçılabilir. Emilim veya yayılım deseni, maddenin yapısını ve bileşimini ortaya koyar. Her molekülün kendine özgü bir spektral parmak izi vardır. Spektroskopi, kimya, fizik ve astronomideki en güçlü araçlardan biridir.

Bu teknik birçok biçimde karşımıza çıkar. Kızılötesi spektroskopisi moleküler titreşimleri ölçer ve fonksiyonel grupları belirler. Ultraviyole-görünür spektroskopisi elektronik geçişleri ölçer ve konsantrasyonları belirlemek için kullanılır. Nükleer manyetik rezonans spektroskopisi nükleer spin geçişlerini ölçer ve moleküler yapıyı belirler. Kütle spektrometrisi tam anlamıyla spektroskopi değildir, ancak sıklıkla onunla birlikte gruplandırılır. X-ışını spektroskopisi iç kabuklardaki elektronik geçişleri ölçer. Her biçim elektromanyetik spektrumun farklı bir bölümünü kullanır.

Spektroskopi, bilinmeyen maddeleri tanımlamak, konsantrasyonları ölçmek, reaksiyon kinetiğini incelemek ve moleküler yapıyı belirlemek için kullanılır. Astronomide yıldızların ve galaksilerin bileşimini belirlemek için kullanılır. Tıpta hastalıkları teşhis etmek için kullanılır. Çevre izlemede kirleticileri tespit etmek için kullanılır. Adli bilimlerde delilleri analiz etmek için kullanılır.

Kullanılan aletlerin karmaşıklığı değişmektedir. Basit bir spektrofotometre, tek bir dalga boyunda absorbansı ölçer. Bir NMR spektrometresi, süper iletken mıknatıslar ve radyo dalgaları kullanır. Spektrograflı bir teleskop, uzak yıldızların spektrumlarını ölçer. Ortak prensip, ışığın maddeyle etkileşimidir.