Spectroscopia astronomică este știința care utilizează spectroscopia pentru a afla din ce elemente sunt alcătuite corpurile astronomice, cum ar fi stelele, planetele și nebuloasele. De asemenea, poate fi folosită pentru a afla cum se deplasează aceste obiecte, folosind deplasarea Doppler.

Studiul spectroscopiei și al spectrelor este utilizat în astronomie pentru a ajuta oamenii de știință să studieze întregul spectru de radiații electromagnetice, inclusiv lumina vizibilă, care radiază de la stele și alte obiecte cerești fierbinți. Spectroscopia poate fi utilizată pentru a descoperi proprietățile stelelor și galaxiilor îndepărtate. Ea poate afla compoziția chimică, temperatura, densitatea, masa, distanța, luminozitatea și mișcarea relativă a acestora, utilizând măsurători ale efectului Doppler.