Kemiluminiscencija je emisija svjetlosti i topline kao rezultat kemijske reakcije. To je oblik elektromagnetskog zračenja koje slučajno pada u vidljivi spektar, što ga čini lakim za uočavanje i prepoznavanje. Najpoznatiji primjer kemiluminiscencije vjerojatno je kemijska reakcija koja se koristi za osvjetljavanje svjetlećih štapića, što je rezultat pucanja male bočice jedne kemikalije u kemikaliju s kojom će reagirati.
Kada se kemiluminiscencija javlja kod životinja, poznata je kao bioluminiscencija. Nekoliko životinjskih vrsta koristi ovaj proces kao signal ili da namami plijen; krijesnice su značajni proizvođači kemiluminiscentnih reakcija, kao i neke alge. Kada izlaganje kemikalija električnoj struji stvara luminescentnu reakciju, to se naziva elektrokemiluminiscencija.
Postoje razne zanimljive aplikacije za kemiluminiscenciju. Na primjer, Luminol, kemikalija koja se široko koristi u forenzičkoj zajednici, reagira sa željezom i stvara luminiscentnu reakciju. Kada forenzički timovi žele utvrditi nalaze li se na mjestu zločina tragovi krvi ili ne, mogu poprskati mjesto Luminolom kako bi izazvali reakciju. Također se može koristiti za provjeru tragova drugih reaktanata na mjestu, pod pretpostavkom da se može dobiti kemikalija koja stvara kemiluminiscentnu reakciju. Neke reakcije u plinskoj fazi također pokazuju ovo svojstvo, pa se kemiluminiscencija može koristiti za provjeru tragova određenih nečistoća u zraku.
Svjetlo iz takvih reakcija često je zagasito zelene ili plave boje, a svjetlina varira, ovisno o uključenim kemikalijama i količini prisutnih kemikalija. Ponekad kemiluminiscencija može biti izrazito svijetla, a takve se reakcije često koriste za demonstriranje ovog zanimljivog svojstva u laboratoriju studentima. U drugim slučajevima, može biti mnogo suptilnije, zahtijevajući oštro oko da bi se otkrili tragovi reakcije.
Kako reakcija napreduje, kemijski se sastav mijenja, a svjetlost će početi nestajati prije nego što u potpunosti nestane kao rezultat pretvorbe. Često je kemiluminiscencija vrlo kratka, barem golim okom, iako se znanstveni alati mogu koristiti za mjerenje reakcije kako se nastavlja. Faze reakcije također se mogu koristiti za pružanje tragova, a istraživači analiziraju koliko dugo se reakcija odvija u različitim fazama i kako se mijenjaju razina boje i svjetline.