A espectroscopia astronômica é a ciência de usar a espectroscopia para descobrir de que elementos são feitos os corpos astronômicos, tais como estrelas, planetas e nebulosas. Ela também pode ser usada para descobrir como esses objetos estão se movendo, usando doppler shift.

O estudo da espectroscopia e dos espectros é usado em astronomia para ajudar os cientistas a estudar todo o espectro da radiação eletromagnética, incluindo a luz visível, que irradia das estrelas e outros objetos celestiais quentes. A espectroscopia pode ser usada para encontrar propriedades de estrelas e galáxias distantes. Ela pode descobrir sua composição química, temperatura, densidade, massa, distância, luminosidade e movimento relativo usando medidas de efeito doppler.