تستخدم الكيمياء الضوئية العديد من الأسس الرياضية، ومن بينها:
1- التفاعلات الضوئية: وهي التغيرات الكيميائية التي تحدث عند تعرض المركبات الكيميائية للضوء.
2- امتصاص الضوء: حيث يتم حساب الكمية من الضوء التي يمتصها صبغيات الكروموفور والقواعد النيتروجينية الأخرى.
3- فعالية الضوء: وهي مدى قدرة الضوء على إحداث تفاعل كيميائي مع المادة الكيميائية.
4- الطاقة: حيث يتم استخدام مفاهيم الطاقة الكيميائية والطاقة الضوئية في تحليل وتفسير التفاعلات الضوئية.
5- الكمية: وتستخدم هذه الأسس في تقدير كميات المواد والمركبات الناتجة عن التفاعلات الضوئية، باستخدام العلاقات الرياضية مثل النسبة المئوية والتراكيز والمعادلات الكيميائية.