紫外-可见（UV-Vis）光谱法探测分子轨道之间的电子跃迁。四种主要的跃迁类型是σ→σ*、n→σ*、π→π和n→π，按波长递增顺序排列。σ→σ跃迁需要高能量，发生在200 nm以下，仅在真空紫外中可观测到。n→π跃迁（例如，羰基化合物）发生在较长波长（270-350 nm），摩尔吸光系数较低，而π→π*跃迁通常更强烈，出现在160-700 nm范围内，具体取决于共轭长度。

UV-Vis光谱主要依据发色团——负责吸收的官能团（如C=C、C=O、NO₂、芳环）和助色团——本身不是发色团但能移动或增强吸收的取代基（如-OH、-NH₂、-Cl）进行解释。红移（向长波方向移动）将吸收移至更长波长，通常由共轭增加或助色团取代引起。蓝移（向短波方向移动）将吸收移至更短波长，通常由共轭减少或溶剂效应引起。吸收强度的变化称为增色效应（增强）或减色效应（减弱）。

溶剂效应提供结构信息。增加溶剂极性通常使π→π跃迁发生红移（激发态稳定化），使n→π跃迁发生蓝移（基态中孤对电子的稳定化）。Woodward-Fieser规则提供了基于母体二烯体系和取代基贡献来预测共轭二烯和烯酮λ_max的经验方法。这些规则对于不饱和化合物的结构解析很有价值。

谱带形状和精细结构提供额外的解析线索。共轭系统通常产生宽而无特征的谱带，而芳香化合物通常显示振动精细结构（例如，在184、202和255 nm处的苯环谱带）。精细结构的存在有助于区分不同分子环境中的相似发色团。

使用UV-Vis进行定量分析依赖于比尔-朗伯定律 A = εbc，其中吸光度在λ_max（最大吸收波长）处测量。对于多组分混合物，基于多个波长吸光度的联立方程可以解析重叠光谱，前提是各组分遵守吸光度加和性定律。现代仪器配备二极管阵列检测器用于快速全光谱采集，能够对复杂样品进行导数光谱法和多变量校准。