Chemiliuminescencija yra šviesos ir šilumos išskyrimas dėl cheminės reakcijos. Tai elektromagnetinės spinduliuotės forma, kuri tiesiog patenka į matomą spektrą, todėl ją lengva pamatyti ir atpažinti. Labiausiai žinomas chemiliuminescencijos pavyzdys tikriausiai yra cheminė reakcija, naudojama švytinčių lazdelių įsižiebimui, kuri atsiranda dėl nedidelio vienos cheminės medžiagos buteliuko įtrūkimo į cheminę medžiagą, su kuria ji reaguos.
Kai gyvūnams atsiranda chemiliuminescencija, ji vadinama bioliuminescencija. Keletas gyvūnų rūšių naudoja šį procesą kaip signalą arba grobiui privilioti; ugniagesiai yra žymūs chemiliuminescencinių reakcijų gamintojai, kaip ir kai kurie dumbliai. Kai chemines medžiagas veikia elektros srovė, susidaro liuminescencinė reakcija, ji vadinama elektrochemiliuminescencija.
Yra įvairių įdomių chemiliuminescencijos pritaikymų. Pavyzdžiui, Luminol, kriminalistikos bendruomenėje plačiai naudojama cheminė medžiaga, reaguoja su geležimi ir sukuria liuminescencinę reakciją. Kai kriminalistikos komandos nori nustatyti, ar nusikaltimo vietoje yra kraujo pėdsakų, jos gali apipurkšti vietą Luminol, kad sukeltų reakciją. Jis taip pat gali būti naudojamas patikrinti, ar vietoje nėra kitų reagentų pėdsakų, darant prielaidą, kad galima gauti cheminę medžiagą, sukeliančią chemiliuminescencinę reakciją. Kai kurios dujų fazės reakcijos taip pat pasižymi šia savybe, todėl chemiliuminescencija gali būti naudojama norint patikrinti, ar ore nėra tam tikrų priemaišų pėdsakų.
Tokių reakcijų šviesa dažnai būna blyškiai žalios arba mėlynos spalvos, o ryškumas skiriasi priklausomai nuo dalyvaujančių cheminių medžiagų ir esančių cheminių medžiagų kiekio. Kartais chemiliuminescencija gali būti itin ryški, o tokios reakcijos dažnai naudojamos studentams pademonstruoti šią įdomią savybę laboratorijoje. Kitais atvejais tai gali būti daug subtilesnė, todėl norint aptikti reakcijos pėdsakus, reikia aštrios akies.
Vykstant reakcijai, keičiasi cheminė sudėtis, o šviesa pradės nykti, kol visiškai išnyks dėl konversijos. Dažnai chemiliuminescencija yra labai trumpa, bent jau plika akimi, nors reakciją, kuri tęsiasi, galima naudoti moksliniais įrankiais. Reakcijos etapai taip pat gali būti naudojami siekiant pateikti užuominų, tyrėjams analizuojant, kiek laiko reakcija vyksta skirtingose fazėse ir kaip keičiasi spalvos bei ryškumo lygiai.