Vibrationsspektrum, inden for fysik spektrum af elektromagnetisk stråling, som absorberes eller emitteres ved overgange mellem molekylers karakteristiske indre vibrationstilstande. De kræfter, der binder atomer sammen til molekyler, kan opfattes som stive fjedre, der tillader atomerne at vibrere omkring deres ligevægtsstillinger. En vilkårlig vibrationstilstand kan beskrives som en overlejring af karakteristiske svingningsmønstre, der er bestemt af molekylets symmetri. Molekylers vibrationsspektre er grundlaget for stofidentifikation ved infrarød spektroskopi og Raman-spektroskopi (se Raman-effekt).