تستخدم العلماء العديد من الآليات لدراسة الكيمياء الضوئية، منها:
1- الطيف الضوئي: وهي عملية قياس الموجات الضوئية التي يمتصها أو ينبعثها المركب المراد دراسته.
2- التحليل الطيفي: وهو تقنية تستخدم لتحديد تركيب المواد الكيميائية بناءً على الأنماط الناتجة عن تفاعل المركبات مع الضوء.
3- التصوير الضوئي: وهي تقنية تستخدم لتتبع إشارات الضوء من الجزيئات في الوقت الحقيقي، مما يسمح للعلماء بدراسة التفاعلات الكيميائية بدقة عالية.
4- التقنيات الطيفية المتقدمة: وتشمل هذه التقنيات الطيف الكتلي والطيف النووي المغناطيسي والطيف الإلكتروني المتناهي الصغر والطيف الضوئي الراماني وغيرها، وتستخدم لدراسة تركيب المركبات الكيميائية ومنافعها وتطبيقاتها.