A kemilumineszcencia egy kémiai reakció eredményeként kibocsátott fény jelensége. Ez a lumineszcencia egy fajtája, amelyben gerjesztett molekulák képződnek egy exoterm kémiai reakció során.
A kemilumineszcencia akkor következik be, amikor a kémiai reakció során felszabaduló energia egy része sugárzási energiává alakul. A reakciótermékek gerjesztett molekulái fotonokat bocsátanak ki, amikor alacsonyabb energiaszintre kerülnek.
A kemilumineszcencia szembetűnő példája a szentjánosbogarak izzása. Testükben a luciferin oxidálódik, energiát szabadít fel, amelynek egy részét fénykibocsátásra használják fel.
A kemilumineszcenciát széles körben alkalmazzák az analitikai kémiában anyagok koncentrációjának kimutatására és meghatározására, valamint a kémiai reakciók mechanizmusainak tanulmányozására.