분광계 등을 이용하여 물질이 방사 혹은 흡수하는 빛의 스펙트럼을 측정·분석하여 물질의 구조와 화학적 현상 등을 탐구하고, 또한 기기에 의한 분석법 등을 연구하는 것을 말한다.

대표적인 분석법에는 원자 스펙트럼에 의한 원소분석, 적외선 스펙트럼, 가시광 스펙트럼, 자외선 스펙트럼, 마이크로파 스펙트럼 및 라만 스펙트럼에 의한 분자구조 해석과 분석화학응용 등이 있다.