光化學是化學的一個分支學科。它研究的是光與物質相互作用所引起的永久性化學效應。由於曆史和實驗技術等多方麵的原因，目前光化學所涉及的光的波長範圍為100～1000納米，也就是由紫外至近紅外波段的範圍。
光化學所研究的內容隻包括紫外與紅外的範圍，比紫外波長更短的電磁輻射所引起的光電離和有關化學變化，如X或γ射線，對於它們的研究已經屬於輻射化學的範疇，至於比紅外更遠的遠紅外或波長更長的電磁波，一般認為它們的光子能量不足以引起光化學過程，因此也不屬於光化學的研究範疇。
光化學過程其實在我們生活中運用的非常普遍，從整個地球來說，綠色植物的光合作用、動物的視覺以及塗料與高分子材料的光致變性與光化學的過程有關；從生活的角度來說，照相、光刻以及有機化學反應的光催化等，也無不與光化學過程有關。近年，同位素與相似元素的光致分離、光控功能體係的合成與應用等受到明顯的重視，更體現了光化學是一個極活躍的領域。與化學的其他分支學科相比，在化學各領域中，光化學還不是很成熟。
此外，光化學反應與一般熱化學反應並不相同，它的不同之處主要表現在兩個方麵：
在加熱使分子活化時，體係中分子能量的分布所遵循的是玻耳茲曼分布。
當分子受到光激活時，原則上可以做到選擇性激發，這時體係中分子能量的分布則呈現出不平衡分布。從這裏我們可以發現，光化學反應的途徑與產物往往和基態熱化學反應不同，光化學反應的主要條件是光的波長，隻要光的波長適當，能為物質所吸收，即使在很低的溫度下，光化學反應仍然可以進行。