Chemiluminescentie is het fenomeen waarbij licht wordt uitgezonden als gevolg van een chemische reactie. Dit is een vorm van luminescentie waarbij aangeslagen moleculen worden gevormd tijdens een exotherme chemische reactie.
Chemiluminescentie treedt op wanneer een deel van de energie die vrijkomt tijdens een chemische reactie wordt omgezet in stralingsenergie. Opgewonden moleculen van reactieproducten zenden fotonen uit wanneer ze naar een lager energieniveau gaan.
Een treffend voorbeeld van chemiluminescentie is de gloed van vuurvliegjes. In hun lichaam wordt luciferine geoxideerd, waardoor energie vrijkomt, waarvan een deel wordt gebruikt om licht uit te zenden.
Chemiluminescentie wordt veel gebruikt in de analytische chemie om de concentraties van stoffen te detecteren en te bepalen, en om de mechanismen van chemische reacties te bestuderen.