物理化学
すべての物質は原子からできており、またその性質は原子自身の状態や、原子同士の結びつきかた（化学結合）で決定される。化学は基本的には原子・分子レベルでの物質の構造や性質を解明し、また新しい物質や反応を構築する学問である。
化学には、研究手法や対象とする物質の違いによって多くの分野が存在する。しかし、各分野間には関連領域が存在するため明確に区別することは難しい。以下に例として代表的なものを挙げる。化学の他の分野については化学の分野一覧を参照のこと。
物理化学
物理化学は物理学的、例えば量子力学や熱力学な手法や視点から化学研究を行う分野である。また、コンピュータの進歩に伴い、理論式から計算によって物質の状態を予測する計算化学も急速に発展している。生物に関する研究は生物物理化学と呼ぶ。
無機化学
無機化学は有機化合物を除くすべての物質、すなわち単体と無機化合物を対象とする広い分野である。錯体を扱う分野は錯体化学、生体内の無機物を扱う分野は生物無機化学（または無機生化学）と呼ばれる。
有機化学
有機化学は有機化合物を扱う分野である。有機物は生物の主な構成要素である他、多様な反応をするため、専門的な分野として特化している。薬学とも密接なかかわりがある。生物学との境界分野は生物有機化学と呼ばれる。
高分子化学
高分子化学は、非常に大きな分子である高分子を取り扱う分野である。合成方法だけでなく、機械特性や熱物性なども研究対象としている。高分子の材料としての重要性から、工業とのつながりが非常に強い。
生化学
生化学は生物学と化学の両方にまたがる領域で、生命現象を化学的に研究する分野である。酵素やホルモンなどのタンパク質や糖、脂質などの生体内での機能を扱うことが多い。生体高分子を扱うことが多いため高分子化学とも関連する。
分析化学
分析化学では様々な物質を測定したり分離することを目的とし、応用性が強い。食品や薬品、農業、工業などさまざまな分野で重要な役割を担っている。
工業化学
工業化学は、原料を化学製品へ転換する上で生じる各種問題を対象とする分野である。
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