Astronomická spektroskopie je věda, která pomocí spektroskopie zjišťuje, z jakých prvků se skládají astronomická tělesa, jako jsou hvězdy, planety a mlhoviny. Pomocí dopplerova posuvu lze také zjistit, jak se tato tělesa pohybují.

Studium spektroskopie a spekter se v astronomii používá ke studiu celého spektra elektromagnetického záření, včetně viditelného světla, které vyzařují hvězdy a další horké nebeské objekty. Spektroskopii lze využít ke zjištění vlastností vzdálených hvězd a galaxií. Pomocí měření dopplerova jevu lze zjistit jejich chemické složení, teplotu, hustotu, hmotnost, vzdálenost, svítivost a relativní pohyb.