Fotochemia – dział chemii badający reakcje fotochemiczne, czyli zachodzące pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego.
Promieniowanie elektromagnetyczne oddziałuje na układ reakcyjny na różne sposoby. W szczególności może ono prowadzić do: inicjowania reakcji chemicznych, które dalej mogą już zachodzić bez udziału tego promieniowania być główną siłą napędową tych reakcji hamować postęp reakcji zmieniać przebieg reakcji zarówno w pożądanym jak i niepożądanym kierunku. prowadzić do rozkładu naświetlanych związków chemicznych prowadzić do wewnętrznych przemian naświetlanych związków (np. do zmiany ich konformacji).
Podstawowe prawo fotochemii, znane jako prawo Grotthussa-Drapera, głosi, że promieniowanie elektromagnetyczne musi być absorbowane przez układ reakcyjny, aby mieć jakikolwiek efekt na przebieg reakcji – brak absorpcji to brak efektu.
Na przykład trawa jest zielona dlatego, że zawarte w jej liściach chlorofile absorbują cały zakres promieniowania świetlnego oprócz światła zielonego, które jest przez liście odbijane.