La chimiluminescence ou chimioluminescence est une forme de luminescence, au même titre que la radioluminescence, la photoluminescence ou la thermoluminescence par exemple. Il s’agit du phénomène par lequel certaines molécules, portées à un état excité au cours d'une réaction chimique, reviennent à leur état fondamental (elles se « désexcitent » en quelque sorte) en délivrant de l'énergie sous forme de lumière. Scientifiquement parlant, on dit que la lumière est produite par le retour à un état d'une plus petite énergie d'électrons que l'on excite. Si l’excitation initiale a pour origine une réaction chimique, c’est de la chimiluminescence. Les applications de la chimiluminescence sont d’ordre pratique.
On peut très facilement observer au quotidien une chimiluminescence en s’intéressant à une cuisinière avec des feux au gaz. En effet, la flamme bleue typique du gaz de ville est issue de la combustion du gaz qui produit une excitation : lorsque les radicaux se désexcitent, ils émettent une lumière bleue. Ce phénomène est aussi employé comme bâton lumineux pour faire un signal de détresse. Dans ce cas, il s’agit de diphénoloxalate qui, avec une réaction d’oxydoréduction, forme du dioxétanedione qui va libérer une énergie à un colorant qui va être à l’origine de la production de lumière. Beaucoup plus simplement, on retrouve aussi cette réaction avec les colliers ou bracelets fluorescents que l’on brise dans les fêtes, en soirée, pour mettre en contact deux agents qui, combinés, émettent de la lumière. On utilise également la chimioluminescence dans le cadre de la médecine légale. Cette fois, on se sert de la réaction chimique du luminol qui, par oxydoréduction, va révéler la présence de sang (puisque les globules rouges contiennent du fer) en émettant une lumière bleue. La chimiluminescence du luminol peut même être optimisée en le couplant à du peroxyde d’hydrogène, c’est-à-dire de l’eau oxygénée (c’est sous cette forme combinée que la police scientifique l’utilise).
