La espectroscopia ultravioleta-visible (UV-Vis) estudia las transiciones electrónicas entre orbitales moleculares. Los cuatro tipos principales de transición son σ→σ*, n→σ*, π→π* y n→π*, enumerados en orden creciente de longitud de onda. Las transiciones σ→σ* requieren alta energía y ocurren por debajo de 200 nm, lo que las hace observables solo en UV de vacío. Las transiciones n→π* (ej., compuestos carbonílicos) ocurren a longitudes de onda más largas (270-350 nm) con baja absortividad molar, mientras que las transiciones π→π* son típicamente más intensas y aparecen en el rango de 160-700 nm dependiendo de la longitud de conjugación.

El espectro UV-Vis se interpreta principalmente en términos de cromóforos — grupos funcionales responsables de la absorción (ej., C=C, C=O, NO₂, anillos aromáticos) — y auxocromos — sustituyentes que desplazan o intensifican la absorción sin ser cromóforos en sí mismos (ej., -OH, -NH₂, -Cl). Un desplazamiento batocrómico (desplazamiento al rojo) mueve la absorción a longitudes de onda más largas, a menudo causado por aumento de conjugación o sustitución por auxocromos. Un desplazamiento hipsocrómico (desplazamiento al azul) mueve la absorción a longitudes de onda más cortas, típicamente debido a pérdida de conjugación o efectos del disolvente. Los cambios en la intensidad de absorción se denominan hipercrómico (aumento) o hipocrómico (disminución).

Los efectos del disolvente proporcionan información estructural. El aumento de la polaridad del disolvente generalmente hace que las transiciones π→π* sufran un desplazamiento batocrómico (estabilización del estado excitado) y las transiciones n→π* sufran un desplazamiento hipsocrómico (estabilización del par solitario en el estado fundamental). Las reglas de Woodward-Fieser proporcionan métodos empíricos para predecir λ_max de dienos y enonas conjugados basándose en el sistema de dieno parental y las contribuciones de los sustituyentes. Estas reglas son valiosas para la elucidación estructural de compuestos insaturados.

La forma de la banda y la estructura fina ofrecen pistas de interpretación adicionales. Los sistemas conjugados típicamente producen bandas anchas y sin rasgos distintivos, mientras que los compuestos aromáticos a menudo muestran estructura fina vibracional (ej., las bandas bencenoides a 184, 202 y 255 nm). La presencia de estructura fina puede ayudar a distinguir entre cromóforos similares en diferentes entornos moleculares.

El análisis cuantitativo mediante UV-Vis se basa en la ley de Beer-Lambert, A = εbc, donde la absorbancia se mide en λ_max — la longitud de onda de máxima absorción. Para mezclas de múltiples componentes, las ecuaciones simultáneas basadas en absorbancias a múltiples longitudes de onda pueden resolver espectros superpuestos, siempre que los componentes cumplan la ley de aditividad de absorbancias. Los instrumentos modernos incorporan detectores de matriz de diodos para la adquisición rápida de espectros completos, permitiendo la espectroscopia derivada y la calibración multivariante para muestras complejas.