Astronomische spectroscopie is de wetenschap die spectroscopie gebruikt om te achterhalen uit welke elementen astronomische lichamen, zoals sterren, planeten en nevels, zijn opgebouwd. De spectroscopie kan ook worden gebruikt om met behulp van dopplerverschuiving na te gaan hoe deze objecten bewegen.

De studie van spectroscopie en spectra wordt in de astronomie gebruikt om wetenschappers te helpen het hele spectrum van elektromagnetische straling te bestuderen, met inbegrip van zichtbaar licht, dat afkomstig is van sterren en andere hete hemellichamen. Spectroscopie kan worden gebruikt om eigenschappen van verre sterren en sterrenstelsels te achterhalen. Met behulp van dopplermetingen kunnen hun chemische samenstelling, temperatuur, dichtheid, massa, afstand, lichtkracht en relatieve beweging worden vastgesteld.