Kemiluminiscenca je oddajanje svetlobe in toplote kot posledica kemične reakcije. To je oblika elektromagnetnega sevanja, ki pade v vidni spekter, zaradi česar ga je enostavno videti in prepoznati. Najbolj znan primer kemiluminiscence je verjetno kemična reakcija, ki se uporablja za prižiganje žarečih palčk, ki je posledica razpoka majhne viale ene kemikalije v kemikalijo, s katero bo reagirala.
Ko se kemiluminiscenca pojavi pri živalih, je znana kot bioluminiscenca. Več živalskih vrst uporablja ta postopek kot signal ali za privabljanje plena; kresnice so pomembne proizvajalke kemiluminiscenčnih reakcij, tako kot nekatere alge. Ko izpostavljenost kemikalijam električnemu toku povzroči luminiscenčno reakcijo, se imenuje elektrokemiluminiscenca.
Obstajajo vse vrste zanimivih aplikacij za kemiluminiscenco. Na primer, Luminol, kemikalija, ki se pogosto uporablja v forenzični skupnosti, reagira z železom in povzroči luminiscentno reakcijo. Ko želijo forenzične ekipe ugotoviti, ali so na kraju zločina sledi krvi ali ne, lahko mesto poškropijo z Luminolom, da sprožijo reakcijo. Lahko se uporablja tudi za preverjanje sledi drugih reaktantov na mestu, ob predpostavki, da je mogoče pridobiti kemikalijo, ki povzroči kemiluminiscenčno reakcijo. Nekatere reakcije v plinski fazi kažejo tudi to lastnost, zato lahko kemiluminiscenco uporabimo za preverjanje sledi določenih nečistoč v zraku.
Svetloba iz takih reakcij je pogosto motno zelene ali modre barve, svetlost pa je različna, odvisno od vključenih kemikalij in količine prisotnih kemikalij. Včasih je lahko kemiluminiscenca izjemno svetla in takšne reakcije se pogosto uporabljajo za dokazovanje te zanimive lastnosti v laboratoriju študentom. V drugih primerih je lahko veliko bolj subtilna in zahteva ostro oko, da zazna sledi reakcije.
Ko reakcija napreduje, se kemična sestava spremeni in svetloba bo začela ugašati, preden bo zaradi pretvorbe popolnoma izginila. Kemiluminiscenca je pogosto zelo kratka, vsaj s prostim očesom, čeprav je mogoče uporabiti znanstvena orodja za merjenje reakcije, ko se nadaljuje. Faze reakcije se lahko uporabijo tudi za zagotavljanje namigov, pri čemer raziskovalci analizirajo, kako dolgo reakcija poteka v različnih fazah in kako se spreminjajo ravni barve in svetlosti.