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有机化学是研究有机化合物及有机物质的结构、性质、反应的学科，是化学中极重要的一个分支。有机化学研究的对象是以不同形式包含碳原子的物质，又称为碳化合物的化学。 有关有机化合物或有机物质结构的研究包括用光谱、核磁共振、红外光谱、紫外光谱、质谱或其他物理或化学方式来确认其组成的元素、组成方式、实验式及化学式。有关性质的研究包括其物理性质及化学性质，也需评估其化学反应性，目的是要了解有机物质在其纯物质形式（若是可能的话），以及在溶液中或是混合物中的性质。有机反应的研究包括有机物质的制备（可能是有机合成或是其他方式），以及其化学反应，可能是在实验室中的，或是In silico（经由电脑模拟的）。 有机化学研究的范围包括碳氢化合物，也就是只由碳和氢组成的化合物，化合物中也有可能还会参与其他的元素，包括氢、 氮、氧和卤素，还有诸如磷、硅、硫等元素。 。有机化学和许多相关领域有重叠，包括药物化学、生物化学、有机金属化学、高分子化学以及材料科学等。 有机化合物之所以引起研究者浓厚的兴趣，是因为碳原子可以形成稳定的长碳链或碳环以及许许多多种的官能基，这种性质造就有机化合物的多样性。有机化合物是所有碳基生物的基础。有机化合物的应用范围很广，包括医学、塑胶、药物、石化产物、食物、炸药及涂料等。

分析化学是开发分析物质成分、结构的方法，使化学成分得以定性和定量，化学结构得以确定。定性分析可以找到样品中有何化学成分；定量分析可以确定这些成分的含量。在分析样品时一般先要想法分离不同的成分。分析化学是化学家最基础的训练之一，化学家在实验技术和基础知识上的训练，皆得力于分析化学。 分析的方式大概可分为两大类，经典方法和仪器分析方法。仪器分析方法使用仪器去测量分析物的物理属性，比如光吸收、荧光、电导等。仪器分析法常使用如电泳、色谱法、场流分级等方法来分离样品。当代分析化学着重仪器分析，常用的分析仪器有几大类，包括原子与分子光谱仪，电化学分析仪器，核磁共振，X光，以及质谱仪。仪器分析之外的分析化学方法，现在统称为古典分析化学。古典方法（也常被称为湿化学方法）常根据颜色，气味，或熔点等来分离样品（比如萃取、沉淀、蒸馏等方法）。这类方法常通过测量重量或体积来做定量分析。

物理化学（英语：Physical Chemistry），是一门从物理学角度分析物质体系化学行为的原理、规律和方法的学科，可谓近代化学的原理根基。物理化学家关注于分子如何形成结构、动态变化、分子光谱原理、平衡态等根本问题，涉及的物理学有静力学、动力学、量子力学、统计力学等。大体而言，物理化学为化学诸分支中，最讲求数值精确和理论解释的学科。 化学物理学和物理化学都是物理学和化学的交叉学科，但二者是有细微区别的。化学物理学主要是研究化学过程的特征现象和物理理论，而物理化学主要研究化学的物理本质，主要借助原子与分子物理学和凝聚态物理学中的理论方法和实验技术，研究物理化学现象的学科。

化学物理学是化学和物理学的交叉学科，借助原子与分子物理学和凝聚态物理学中的理论方法和实验技术，研究物理化学现象的学科，是从物理学观点研究化学过程的物理学分支学科。化学物理学和物理化学都是化学和物理学的交叉学科，但二者是有细微区别的。化学物理学主要是研究化学过程的特征现象和物理理论，而物理化学主要研究化学的物理本质。

高分子化学，（英语：Polymer chemistry）又称“聚合物化学”，是研究高分子的结构、合成和反应的科学，是化学的一个分支。 通常高分子根据生成它单体的名称，如乙烯聚合生成的高分子称为聚乙烯，丙烯聚合生成的高分子称为聚丙烯。聚合反应过程可分为均相、多相聚合，多相聚合分为乳液、分散、沉淀聚合。

核化学（英语：Nuclear chemistry，又称为核子化学）是研究原子核（稳定性和放射性）的反应、性质、结构、分离、鉴定等的一门学科。例如，研究不同的次原子粒子怎样共同形成一个原子核以及研究原子核之中的物质究竟是如何变化的。

应用化学是一门培养具备化学方面的基础知识、基本理论、基本技能以及相关的工程技术知识和较强的实验技能，具有化学基础研究和应用基础研究方面的科学思维和科学实验训练，能在科研机构、高等学校及企事业单位等从事科学研究、教学工作及管理工作的高级专门人才的学科。

化学生物学（英语：Chemical Biology）是哈佛大学的斯图亚特·L·施莱伯等人所提倡，利用分子生物学的手法，搭配有机化学的方式，探讨细胞内核酸或是蛋白质等生物体内分子的功能或是反应。Schreiber等人指出：“化学生物学是对分子生物学的有力补充，化学生物学是采用化学的手段，如运用小分子或人工设计合成的分子作为配体来直接改变生物分子的功能。 在传统的生物学或是遗传学中，通常是利用基因本身的手法，将基因表现后，探讨生物体分子内的交互作用，以及调控机制等解析。而化学生物学则是利用有机化学的方式，进行分子的合成，进而探讨这些分子对于生物内反应本身的作用等。

材料科学，又名为材料工程，涉及物质的性质及其在各个科学和工程学领域的整合应用，是一个研究材料的制备或加工工艺、材料的微观结构与材料宏观性能三者之间的相互关系的跨领域学科。涉及的理论包括固体物理学，材料化学，应用物理和化学，以及化学工程，机械工程，土木工程和电机工程。与电子工程结合，则衍生出电子材料，与机械结合则衍生出结构材料，与生物学结合则衍生出生物材料等等。随着近年来媒体将注意力大量集中在纳米科学上，材料科学在科学与工程学领域越来越广为人知。它也是鉴识科学和破坏分析中的一个重要组成部分，以后者为例，它是分析各种飞航意外的关键。今日许多科技上的问题受限于材料能够容许的极限，也因此，在此领域的突破在未来科技具有指标性的影响。

环境化学是研究化学物质在环境中迁移、转化、降解规律，研究化学物质在环境中的作用的学科。它不应与绿色化学，即探求如何减少潜在的污染源头的学科搞混乱。它可以定义为研究源头、反应、物质运动、作用效果、以及化学元素在空气、土壤和水利环境的生存和人类活动对其的影响。 环境化学是在各个学科之间的科学，包括大气、水生以及土壤化学，也减轻在分析化学和使环境与其他有关科学的部分发生关系起到很大作用。 环境化学重要的研究成果是发现滴滴涕在环境中很难降解，并会在通过食物链在动物体内蓄积，导致在全世界禁止生产、使用滴滴涕；另外发现氟里昂在环境中不降解，会消耗、破坏臭氧层，导致对氟里昂使用、生产的限制和无氟冰箱的出现，

理论化学 运用非实验的推算来解释或预测化合物的各种现象。近年来，理论化学主要包括量子化学，即应用量子力学来解决化学问题。理论化学可以泛泛地分为电子结构、动力学和统计力学几个方面。在解决预测化合物的反应活性的问题时，这几个方面都可能不同程度地涉及到。理论化学其他“五花八门的” 研究领域包括对处于各物态的大块物质化学的数学表征（例如，化学动力学的研究）和研究更晚近的数学进展在基础研究的适用性（例如拓扑学原理在研究电子结构方面的可能应用）。理论化学的这一方面有时被称为数学化学。

化学工程，简称化工，是研究以化学工业为代表以及其他过程工业（例如石油炼制、冶金、食品及印染工业等）生产过程中有关化学过程与物理过程的一般原理和规律，并且应用这些规律来解决过程及装置的开发、设计、操作及改善问题的工程技术学科。它主要研究大规模改变物料中的化学组成及其机械和物理性质。简单地定义化学工程的本质，它是以数学及少量的物理观念为基础应用于化学工业上，来替生产各式化学品或是物料的工厂提供一个最节省成本的反应流程设计方式。实验研究、理论分析和科学计算已经成为当代化工研究中不可或缺的三种主要手段。

本课程包括聚合反应原理、聚合物分子量及结构控制原理、高分子化学反应原理及聚合物的合成方法。重点介绍逐步聚合、自由基链式聚合、乳液聚合、离子链式聚合、链式共聚合、配位聚合反应、开环聚合以及聚合物的化学反应。

本课程的讲授内容包括化学生物学的基本原理和分子基础、小分子与生物大分子的相互作用、小分子对细胞功能的调控、化学生物学的重要研究方法和技术、化学生物学的应用和延展。

结构化学是化学院本科生的一门主干基础课。它以电子构型和几何构型为两条主线，系统讲授三种理论和三类结构：量子力学理论和原子结构﹑化学键理论和分子结构﹑点阵理论和晶体结构。为本科生打下三方面基础：量子化学基础﹑对称性基础和结晶化学基础。这些基础对于学生建立微观结构概念和原理、掌握现代表征方法具有不可替代的作用。

本课程介绍元素的物理和化学性质、成键特点与化学反应性，以及各类化合物的结构、性质和相关应用。

本课程主要介绍化工过程的基础理论和规律，以及化工设备的基础知识，内容包括流体动力过程、传热过程、吸收、精馏和反应动力学。

上半部分讲授内容包括气体分子理论、化学热力学和统计热力学的基本概念、理论和方法。重点介绍化学反应的能量效应，反应的方向和限度、反应的统计热力学本质等相关问题以及化学热力学在相平衡和化学平衡中的应用。下半部分介绍化学动力学、输运过程和电化学、表面与胶体等相关基础知识和理论。

定量分析法是以化学反应为基础的分析方法。本课程内容包括滴定分析法（包括酸碱滴定、配位滴定和氧化还原滴定）和重量分析法的基本原理以相关数据处理方法。

本课程是一门关于现代仪器分析方法原理和仪器结构的课程，包括原子吸收光谱分析法、原子发射光谱分析法、分子紫外可见吸收光谱分析法、分子发光分析法、气相色谱分析法、液相色谱分析法、毛细管电泳分析法、电化学分析法等现代仪器分析方法的原理、仪器特点和重要应用。

有机化学是一门关于学习含碳化合物的结构、性质、反应、合成等综合性基本知识的课程，包括有机化合物命名、结构特征、立体化学、波谱解析、各类不同官能团化合物的反应及合成制备、天然有机化合物结构及性质等，此外还包括各类基本反应机理、影响各类化合物性质及反应性的电子效应和空间效应等基本原理及其应用。