Una binària espectroscòpica és una estrella binària on les dues components estan tan properes entre si, o tan allunyades de la Terra, que no poden ser resoltes amb la vista, ni tan sols utilitzant poderosos telescopis. No obstant això, la seva naturalesa binària pot establir-se pel desplaçament Doppler de les seves línies espectrals.
En girar sobre el centre de masses comú, l'estrella s'apropa i s'allunya successivament de la línia de visió. Aquest moviment genera en l'espectre combinat de les dues estrelles una oscil·lació regular o desdoblament de les seves línies espectrals. Les binàries espectroscòpiques amb línies dobles presenten dos conjunts de línies que oscil·len amb fases oposades, cadascun corresponent a una estrella. Les binàries espectroscòpiques amb una sèrie de línies mostren l'oscil·lació d'un únic grup de línies, a causa que l'estrella secundària és molt tènue.
Mizar A va ser la primera binària espectroscòpica descoberta en 1889 per Edward Charles Pickering. El seu període orbital és de 20,5 dies i ambdues components són aproximadament igual de lluminoses. En la següent taula es recullen algunes de les binàries espectroscòpiques més conegudes:
