Η μελέτη της αλληλεπίδρασης μεταξύ ύλης και ακτινοβολίας. Δεδομένου ότι τα επίπεδα της ενέργειας σε όλα τα άτομα και τα μόρια είναι διακριτά (κβαντισμένες), την απορρόφηση ή εκπομπή ακτινοβολίας παρουσιάζεται σε διακριτές ενέργειες (συχνότητες) χαρακτηριστικό ενός δεδομένου χημικού προϊόντος. Τα επίπεδα της ενέργειας που ερωτάται μπορεί να είναι περιστροφής (μικροκυματική περιοχή), δόνησης (υπέρυθρη περιοχή), ή ηλεκτρονικών (εμφανής ή υπεριώδης). Στη μαζική Φασματοσκοπία, μόρια ιονίζονται και τις διαφορετικές μάζες που επιλέγονται από να χρησιμοποιήσετε ένα ηλεκτρικό ή μαγνητικό πεδίο. Πολλές φασματοσκοπικές τεχνικές έχουν χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό των μορίων ή των ατόμων στην ατμόσφαιρα.