A színképelemzés vagy spektroszkópia szűkebb értelemben az optikai hullámhosszokon felvett színkép vizsgálatával, tágabb értelemben a teljes elektromágneses színkép és mindenféle sugárzás (például: részecskesugárzások) spektrumának elemzésével foglalkozó, különösen annak energia (hullámhossz, rezgésszám) szerint felbontott összetevőinek tulajdonságait vizsgáló tudományág.

Az 1850-es évek végén Bunsen és Kirchhoff ismerte föl azt, hogy a folytonos színkép, mint háttér előtt elpárologtatott anyagok ugyanazokat a sötét elnyelési vonalakat hozzák létre a folytonos színképben, mint amilyeneket Fraunhofer észlelt a Nap színképében. E felismerésük alapján először a már ismert kémiai elemeket azonosították, majd több új elemet is felfedeztek színképelemzéssel.