Теоријска хемија је подобласт хемије која користи знања из физике да се објасне или предвиде хемијски феномени. У претходним годинама чинила ју је само квантна хемија, тј. примена квантне механике да би се решили проблеми у хемији. Груба потподела теоријске хемије су електронске структуре, динамика и статистичка механика. У процесу решавања проблема, све три потгране могу бити укључене у различитом степену.