On qualifie de monochromatique (du grec mono-, un seul et chromos, couleur) une lumière dont la couleur n'est formée que d'une fréquence ou, par extension de sens, d'une bande très étroite de fréquence au niveau de son spectre.
Une source monochromatique émet un rayonnement électromagnétique à une longueur d'onde précise. Par exemple, le rayonnement laser ne comporte qu'une seule composante (une seule longueur d'onde), il a donc une émission lumineuse monochromatique.
Le terme monochromatique ne doit pas être confondu avec celui de monochrome, qui est un terme signifiant qu'une seule couleur est perçue par l'œil (cas d'une surface unie, par exemple). Une zone peut être monochrome sans pour autant que la lumière qui en provient soit monochromatique. Ainsi par exemple le " jaune " d'un écran d'ordinateur (diode électroluminescente ou cathodique), qui est formé d'un mélange de lumières rouge et verte (lumières de couleur primaire, en physique, avec le bleu), mais reproduit correctement la sensation que produirait tout jaune monochromatique, du moins pour l'œil des personnes qui ne sont pas atteintes de daltonisme.
La vision d'un corps s'interpréte par la pénétration dans l'œil de la lumière qui provient de ce corps (qu'il la produise ou la diffuse).
Ce mode de photographie est utilisé en tant que filtre pour faire ressortir certains détails. Il est effectuée dans les mêmes conditions que la photographie en lumière blanche et la photographie infrarouge ; c'est généralement la lumière visible de couleur jaune émise par des lampes à sodium qui est utilisée.
On remarquera que la lumière émise par le sodium n'est pas exactement monochromatique; on dit qu'il possède un doublet, c'est-à-dire qu'il émet à deux longueurs d'ondes très proches l'une de l'autre. Les raies du doublet du sodium ont des longueurs d'onde de 589 et 594 nm.