Die heteronukleare Einzelquantenkorrelationsspektroskopie (HSQC) ist eine 2D-NMR-Technik, die Korrelationen zwischen Wasserstoff und einem Heteronukleus aufdeckt. Das HSQC-Experiment ähnelt dem heteronuklearen Korrelationsexperiment (HETCOR), ist jedoch empfindlicher. Im HSQC-Spektrum wird die chemische Verschiebung des Protons auf der horizontalen F_2-Achse aufgetragen, während die chemische Verschiebung des ^13C auf der vertikalen F_1-Achse aufgetragen wird. Die entsprechenden Protonen- und ^13C-Spektren werden ebenfalls angezeigt. Das HSQC-Konturdiagramm weist keine diagonalen Spitzen auf. Alle Kreuzspitzen zeigen die Protonen an, die direkt an jedes Kohlenstoffatom in einem Molekül gebunden sind. Ähnlich wie beim COSY-Spektrum werden imaginäre Linien in horizontaler und vertikaler Richtung gezeichnet, um die korrelierten Spitzen zu identifizieren.

Beispielsweise weist das HSQC-Spektrum von 2-Chlorbutan ein Kohlenstoffsignal bei 11 ppm auf, das der abgeschirmten Methylgruppe zugeordnet und mit dem Protonenmultiplett bei 1,01 ppm korreliert werden kann. Das Kohlenstoffsignal bei 24,8 ppm stammt von der entschirmten Methylgruppe, die mit dem Protonenmultiplett bei 1,52 ppm korreliert. Ebenso korrelieren das Methylenkohlenstoffsignal bei 33,3 ppm und das Methinkohlenstoffsignal bei 60,4 ppm mit den Multipletts bei 1,72 bzw. 3,96 ppm. HSQC ist eine sehr nützliche Technik zur Strukturaufklärung komplexer Moleküle und wird routinemäßig in Protein-NMR-Studien eingesetzt.