En biologie, les techniques spectrales requises pour l'analyse des biomolécules sont l'absorption, la fluorescence et la résonance. Les protéines absorbent la lumière dans la région UV et peuvent également être évaluées par colorimétrie. L'analyse structurelle des protéines et des acides nucléiques peut être étudiée par excitation et transfert d'énergie à l'aide d'un spectrofluomètre. Les ions métalliques présents dans les complexes biologiques peuvent être analysés par spectrophotométrie d'absorption atomique. Les ions des métaux de transition, les radicaux persoxy et superoxy peuvent être identifiés par spectroscopie ESR et RMN.