光化学是化学的一个分支学科。它研究的是光与物质相互作用所引起的永久性化学效应。由于历史和实验技术等多方面的原因，目前光化学所涉及的光的波长范围为100～1000纳米，也就是由紫外至近红外波段的范围。
光化学所研究的内容只包括紫外与红外的范围，比紫外波长更短的电磁辐射所引起的光电离和有关化学变化，如X或γ射线，对于它们的研究已经属于辐射化学的范畴，至于比红外更远的远红外或波长更长的电磁波，一般认为它们的光子能量不足以引起光化学过程，因此也不属于光化学的研究范畴。
光化学过程其实在我们生活中运用的非常普遍，从整个地球来说，绿色植物的光合作用、动物的视觉以及涂料与高分子材料的光致变性与光化学的过程有关；从生活的角度来说，照相、光刻以及有机化学反应的光催化等，也无不与光化学过程有关。近年，同位素与相似元素的光致分离、光控功能体系的合成与应用等受到明显的重视，更体现了光化学是一个极活跃的领域。与化学的其他分支学科相比，在化学各领域中，光化学还不是很成熟。
此外，光化学反应与一般热化学反应并不相同，它的不同之处主要表现在两个方面：
在加热使分子活化时，体系中分子能量的分布所遵循的是玻耳兹曼分布。
当分子受到光激活时，原则上可以做到选择性激发，这时体系中分子能量的分布则呈现出不平衡分布。从这里我们可以发现，光化学反应的途径与产物往往和基态热化学反应不同，光化学反应的主要条件是光的波长，只要光的波长适当，能为物质所吸收，即使在很低的温度下，光化学反应仍然可以进行。