마이크로파를 이용해서 기체· 액체· 고체 분자의 흡수 스페트럼을 분석하여 분자의 성질을 연구하는 학문. 일반적인 분광학은 빛을 이용하는 데 반해, 마이크로파 분광학은 빛 대신 마이크로파 를 이용한다고 해서 붙여진 이름이다. 마이크로파는 주파수 가 매우 높고 파장이 짧아서 빛과 비슷한 성질을 갖고 있는 전파이다. 기체· 액체· 고체의 분자에 마이크로파를 입사시키면, 분자가 이 마이크로파를 흡수한다. 마이크로파의 에너지 는 대체로 분자의 회전 에너지와 일치하기 때문에, 분자 의 회전 스펙트럼을 분석하면 분자의 회전을 증명할 수 있는 것이다. 분자의 2개의 에너지 준위 사이에서 입사된 마이크로파를 흡수하게 되면 에너지 전이가 일어날 수 있는데, 전이가 일어나는 모든 분자가 분광학의 대상이 된다. 마이크로파 분광학을 이용하면 불안정하거나 수명이 짧은 분자도 효과적으로 분석할 수 있어서 분자의 성질이나 구조의 파악에 큰 도움이 되고 있다.