Fluorescens innebär att ett ämne som har absorberat ljus eller annan elektromagnetisk strålning, återutsänder (återemitterar) ljus. Det är alltså en process där atomer eller molekyler först exciteras genom absorption av ljuskvanta (fotoner). Vid excitationen förs atomen eller molekylen upp på en högre energinivå, och "överskottsenergi" omvandlas vanligen till (exempelvis) termisk energi (som här för enkelhetens skull kan kallas "värme"). När atomen eller molekylen återgår till grundtillståndet, vilket sker så gott som omedelbart, avges energin i form av en foton (d.v.s. ljus), vanligen med längre våglängd, d.v.s. mindre energi, än det absorberade ljuset från början hade – Stokes-skift. De mest påfallande exemplen är när ett ämne absorberar energirikt ultraviolett ljus, som våra ögon ej kan uppfatta, och emitterar (sänder ut) synligt ljus – dessa ämnen kan då upplevas som "självlysande" om de belyses med en ultraviolett ljuskälla (jämför även t.ex. lysrör och sedelkontroll under tillämpningar nedan).
Fluorescens har fått sitt namn från mineralet fluorit (kalciumfluorid) som uppvisar detta fenomen.
Ljus från fluorescens kan mätas med en fluorimeter.