La espectroscopia de correlación cuántica única heteronuclear (HSQC) es una técnica de RMN 2D que revela correlaciones de un enlace entre el hidrógeno y un heteronúcleo. El experimento HSQC es similar al experimento de correlación heteronuclear (HETCOR), pero es más sensible. En el espectro HSQC, el desplazamiento químico del protón se representa en el eje horizontal F2, mientras que el desplazamiento químico del 13C se representa en el eje vertical F1. También se muestran los espectros correspondientes de protón y 13C. El gráfico de contornos HSQC no tiene picos diagonales. Todos los picos cruzados indican los protones unidos directamente a cada carbono en una molécula. De manera similar al espectro COSY, se dibujan líneas imaginarias en direcciones horizontales y verticales para identificar los picos correlacionados.

Por ejemplo, el espectro HSQC del 2-clorobutano tiene una señal de carbono a 11 ppm que se puede asignar al grupo metilo protegido y correlacionar con el multiplete de protones a 1,01 ppm. La señal de carbono a 24,8 ppm surge del grupo metilo desprotegido, que se correlaciona con el multiplete de protones a 1,52 ppm. De manera similar, la señal de carbono del metileno a 33,3 ppm y la señal de carbono del metino a 60,4 ppm se correlacionan con los multipletes a 1,72 y 3,96 ppm, respectivamente. HSQC es una técnica muy útil para dilucidar estructuralmente moléculas complejas y se utiliza rutinariamente en estudios de RMN de proteínas.