从理论上研究化学现象与化学过程的一门学科。主要内容包括量子化学、化学统计力学与计算化学等。它应用价键理论计算分子的结构与性质；计算化学反应的位能面；光谱学的理论研究；化学反应分子动力学；分子间的作用力等。它对化学系统的微观结构与宏观性质之间关系的探讨，有助于逐步实现分子设计和材料设计，推动化工、新材料、药物等应用科学的发展。早期的“物理化学”亦称为“理论化学”。
