Хемилуминесценцията е явлението излъчване на светлина в резултат на химическа реакция. Това е вид луминесценция, при която възбудени молекули се образуват по време на екзотермична химическа реакция.
Хемилуминесценция възниква, когато част от енергията, освободена по време на химическа реакция, се преобразува в енергия на радиация. Възбудените молекули на реакционния продукт излъчват фотони, когато преминават към по-ниски енергийни нива.
Ярък пример за хемилуминесценция е сиянието на светулките. В тялото им луциферинът се окислява, освобождавайки енергия, част от която се използва за излъчване на светлина.
Хемилуминесценцията се използва широко в аналитичната химия за откриване и определяне на концентрациите на вещества, както и за изследване на механизмите на химичните реакции.