La spectroscopie de fluorescence permet l'analyse qualitative et quantitative de substances moléculaires ; il s'agit, en règle générale, de substances organiques. Les substances peuvent être liquides ou solides. Le procédé est généralement utilisé dans les laboratoires, mais aussi de plus en plus dans les spectromètres mobiles qui permettent une analyse de l'échantillon sur place.
Comme source lumineuse dans la spectroscopie de fluorescence, on utilise des lampes UV. Les rayons sont focalisés et dirigés sur l'échantillon et la lumière réémise par l'échantillon est soumise à une décomposition spectrale à 90°. Le spectre généré permet d'établir la composition de l'échantillon.
Ce procédé analytique est particulièrement mis en oeuvre en biologie, biochimie, médecine et dans l'analyse environnementale, par exemple, pour analyser les protéines, l'ADN ou la qualité de l'eau.