С помощью методов электронной спектроскопии и квантовой химии проведено сравнение электронных спектров ванилиновой кислоты в различных растворителях. В основном состоянии выделено четыре протолитические формы ванилиновой кислоты: анионная, дианионная, катионная и нейтральная. В воде ванилин и изованилин в основном состоянии обладают одинаковыми спектральными характеристиками: спектры поглощения совпадают по положению и интенсивности. Ванилиновая кислота имеет сдвиг полос поглощения и флуоресценции по сравнению с ванилином и изованилином в сторону коротких длин волн. Значения минимума электростатического потенциала указывают на то, что у ванилиновой кислоты самый глубокий минимум наблюдается в области атома карбонильного кислорода. Исследования спектров флуоресценции показали, что излучательные свойства ионных форм ванилиновой кислоты отличаются. Данные квантово-химических расчетов указывают на то, что электронные переходы в молекуле формируются с участием переноса заряда с фенильной части молекулы на атомы кислорода метокси- и карбонильной групп. Присутствие ОН, ОСН3 и карбонильной групп в структуре ванилиновой кислоты приводит к существованию дианионной формы как в основном, так и электронно-возбужденном состояниях.