L'estudi de la interacció entre matèria i radiació. Ja que els nivells d'energia en tots els àtoms i molècules són discrets (quantized), l'absorció o emissió de radiació es produeix a les diferents energies (freqüències) característics d'una determinada substància química. L'energia nivells sondejat pot ser rotacional (regió de microones), vibració (regió infraroja propera), o electrònica (visible o ultraviolada). En l'espectroscòpia massiva, són ionitzats molècules i les masses diferents seleccionats per utilitzar d'una elèctrica o camp magnètic. Tècniques espectroscòpiques molts s'han utilitzat per identificar les molècules o àtoms en l'atmosfera.