吸収した光エネルギーに起因して発生する音波を測定する方法で，粉体試料中の微量物質の検出などができる。物質に光を照射すると光の吸収が起こる。吸収された光エネルギーの一部は熱になる。拡散によって表面に達した物質内部の熱は，空気層（又は媒質）を膨張させる。したがって，物質に断続光を照射すると，断続光と同じ周波数の疎密波が生じ，音波として観測できる。音波の検出法としては，マイクロフォンや圧電薄膜によるものが標準であるが，レーザー光の偏向や表面の熱放射を利用して検出する方法も開発されている。また光音響分光法は，一般の光吸収測定が困難な周波数領域の測定や，不透明な粉体および金属試料に有効である。