خط طیف نوری خط تیره یا روشن در یکطیف پیوسته است و هنگامی که در یکفرکانس محدودنور نشر یا جذب میشود به وجود میآید. بیشتر از مشخصههای خط طیف نوری اتمها و مولکولها برای تشخیص آنها به کار میرود.
خطهای طیف نوری نتیجه اثر متقابل بین یک سیستم کوانتومی (بیشتر اتمها، اما گاهی مولکولها یا هسته اتم) و یکفوتون است. هنگامی که فوتون انرژی لازم برای تغییر سطح انرژی سیستم را دارد (در اتم بیشتر با تغییر اروبیتالالکترون است)، فوتون جذب میشود؛ و سپس خود به خودی دوباره ساطع میشود، در جایی که مجموع انرژی منتشر شده فوتون برابر خواهد شد با انرژی جذب شده، (با فرض این که سیستم به حالت اصلی برگردد)
خطهای طیف نوری ممکن است به دو صورتخط گسیلی یاخط جذبی مشاهده بشوند، که خط جذبی هنگامی ساخته میشود که فوتونها از یک طیف داغ و پهن به یک ماده سرد بروند.