Fosforesenssi (myös fosforenssi) on ilmiö, jossa fosforoiva aine absorboi sähkömagneettista säteilyä ja emittoi eli säteilee sitten viiveellä pienempienergistä säteilyä. Fosforoiva aine voidaan altistaa esimerkiksi näkyvälle valolle ja siirrettäessä pimeään se hehkuu valoa.
Fosforesenssi eroaa fluoresenssista siten, että atomit pysyvät pidempään virittyneinä. Toisin kuin fluoresenssissa, fosforoiva aine emittoi säteilyä jonkin aikaa vielä senkin jälkeen, kun atomin virittymisen aiheuttaja on poistettu.[1]
Fosforesenssia ilmenee joillakin vesieliöillä ja sienillä.[1]