Fotochemie je část chemie, která zkoumá, jak světelné záření působí na látky a jak může vyvolávat nebo ovlivňovat chemické reakce, typicky tím, že molekuly přecházejí do excitovaných stavů. Poznatky z ní se uplatňují například při vysvětlování dějů v atmosféře i v některých technologických postupech založených na světle.