휘선 스펙트럼이라고도 한다. 물체가 흡수한 파장 영역 대를 제외한 나머지 파장 영역들이 스펙트럼으로 나오는 흡수 스펙트럼과는 다르게 일정한 파장 영역 대만 스펙트럼으로 나오는 것을 의미한다. 일정 파장 영역 대만 나오기 때문에 이 부분만 밝은 선으로 표시되므로 이 이름이 붙여졌다. 원자에 따라 고유의 파장 영역을 흡수하고, 다시 동일한 파장 영역을 방출한다. 따라서 분자에서 나오는 빛을 휘선 스펙트럼으로 관찰하면 어느 원자로 구성되어 있는지 알 수 있다. 보통 원자나 분자를 연소시키면 이에 해당하는 빛이 나오고, 이를 프리즘 등의 광학기구를 이용해 스펙트럼을 만들어 분석한다.