Я́дерная спектроскопи́я — раздел ядерной физики, посвященный изучению дискретного спектра ядерных состояний — определение энергии, спина, четности, изотонического спина, то есть квантовых характеристик ядра в основном в возбужденных состояниях. Их значение необходимо для выяснения структуры ядер и получения сведений о силах, действующих между нуклонами. Установление квантовых характеристик производится путем измерения энергий, интенсивностей, угловых распределений и поляризаций излучений, испускаемых ядром в процессе радиоактивного распада или в ядерных реакциях. Получение спектроскопических данных по исследованию радиоактивного распада часто называют спектроскопией радиоактивных излучений, причем различают альфа-спектроскопию, бета-спектроскопию, гамма-спектроскопию в соответствии с типом излучений. В ядерно-спектроскопических исследованиях, основанных на использовании ядерных реакций, выделяют: применение так называемых прямых ядерных реакций, кулоновского возбуждения ядра, резонансных реакций. В спектроскопии резонансных реакций особое место занимает нейтронная спектроскопия — изучение энергетических зависимостей вероятностей ядерных реакций, вызываемых нейтронами.
Арсенал технических средств ядерной спектроскопии включает магнитные спектрометры для измерения энергий заряженных частиц, кристалл-дифракционные спектрометры для измерения энергий гамма-излучения, детекторы ядерных излучений, позволяющие регистрировать и измерять энергию частиц и гамма-квантов по эффектам взаимодействия быстрых частиц с атомами вещества (возбуждение и ионизация атомов). Благодаря появлению полупроводниковых детекторов и развитию ускорительной техники, а также компьютерной техники для накопления и обработки экспериментальных данных и для управления экспериментом стало возможным создание автоматизированных измерительных комплексов, позволяющих получить большие объемы систематизированной прецизионной информации о свойствах ядер. Методы ядерной спектроскопии применяются в ядерных исследованиях, а также в биологии, химии, медицине. Например, активационный анализ опирается на данные о схемах распада радиоактивных изотопов; эффект Мёссбауэра, первоначально использовавшийся как метод измерения времен жизни возбужденных состояний ядер, применяется для исследования электронной структуры твердого тела, строения молекул. Данные ядерной спектроскопии необходимы при химических, биологических исследованиях методами изотопных индикаторов.