La spettroscopia astronomica è la scienza che usa la spettroscopia per capire di quali elementi sono fatti i corpi astronomici, come stelle, pianeti e nebulose. Può anche essere usata per capire come si muovono questi oggetti, usando lo spostamento doppler.

Lo studio della spettroscopia e degli spettri è usato in astronomia per aiutare gli scienziati a studiare l'intero spettro della radiazione elettromagnetica, compresa la luce visibile, che si irradia dalle stelle e da altri oggetti celesti caldi. La spettroscopia può essere usata per trovare le proprietà di stelle e galassie lontane. Può scoprire la loro composizione chimica, la temperatura, la densità, la massa, la distanza, la luminosità e il movimento relativo usando misure dell'effetto doppler.