La parte visible del espectro es la que puede percibir el ojo humano. Es ligeramente diferente para cada persona, aunque la definición habitual es la luz con una longitud de onda de 400 a 700 nm. Algunas personas pueden ver luz visible con longitudes de onda tan cortas como 380 nm y tan largas como 780 nm. Existe un experimento repetible en el que los humanos pueden percibir rayos X, que tienen longitudes de onda tan cortas como 0.1 a 10 nm, pero la visibilidad puede derivar de interacciones de segundo orden que producen luz en el rango visible.
La parte del espectro donde se puede encontrar la luz visible corresponde estrechamente a la luz de longitud de onda corta (menos de 5 cm) que penetra mejor en la ventana óptica de la atmósfera terrestre. Si los humanos evolucionasen en un planeta diferente con una ventana óptica diferente, el rango probablemente correspondería mucho más a la luz que atraviesa la atmósfera con mayor facilidad.
Isaac Newton demostró la existencia de un espectro distinto en sus primeros experimentos con prismas. Mostró que la luz blanca es en realidad una combinación de varios tipos de luz en el espectro visual. Estos también son los colores que aparecen en el arcoíris. Un mnemónico para el espectro visual es ROY G BIV: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. El ojo humano es más sensible a la luz verde, con una longitud de onda de aproximadamente 555 nm, probablemente una adaptación para ayudar a las personas a navegar en entornos ricos en vegetación, como bosques y selvas.
El marrón, el rosa y el magenta están ausentes del espectro de luz visible, porque no son verdaderos colores físicos, sino que emergen de ciertas combinaciones de luz, especialmente el rojo. El nervio óptico y la corteza visual se encuentran entre las áreas mejor estudiadas del cerebro humano, lo que nos brinda una visión única de cómo las personas procesan la luz.