美国化学专业的四大传统研究领域——分析化学、无机化学、有机化学和物理化学——已向生物学、材料科学和物理学等学科领域不断地渗透发展，逐步形成了以下八类专业领域：分析化学(Analytic Chemistry)、无机化学(Inorganic Chemistry)、有机化学(Organic Chemistry)、物理化学(Physical Chemistry)、生物化学(Biological Chemistry)、理论化学(Theoretical Chemistry)、材料化学(Materials Chemistry，包括高分子化学Polymer Chemistry和纳米科学Nanoscience等研究领域)、核化学(Nuclear Chemistry)、环境化学(Environmental Chemistry)和大气化学(Atmospheric Chemistry)等其他交叉学科领域。
环境工程学分支
水资源处理与供给
排水工程
水污染控制工程
大气污染控制工程
固体废弃物的处理与处置
噪声控制工程
环境影响评估
统计学（statistics ）
应用研究方向包括：生物统计、环境统计、金融统计、经济统计、遗传统计、农业统计等等。这些是统计在其他领域的应用而形成的研究分支。其中生物统计的发展非常快，现在很多学校都专门设立了独立的生物统计系。
数理统计就是通过对随机现象有限次的观测或试验所得数据进行归纳，找出这有限数据的内在数量规律性，并据此对整体相应现象的数量规律性做出推断或判断。其在应用方面，例如可以通过统计方法进行气象、水文以及地震预报的研究；在研制新产品时，利用统计学的知识进行试验设计和数据处理，以寻求最佳的生产方案等。
生物统计则是运用数理统计的原理和方法，分析和解释生物界的种种现象和数据资料，以求把握其本质和规律性。其最常见的最常见的是应用于医学在生物学、医学、农学等的研究中，合理地进行调查或实验设计，科学地整理、分析收集得来的资料。在美国，生物统计有很大一部分设置在公共健康学院(School of Public Health ) 里面，毕业后可以在医院或者科研机构进行研究工作。
经济统计学也是比较热门的专业之一，他主要是对于经济金融活动进行数量方面的调查﹑整理﹑分析的，目的是认识经济活动客观规律，对经济活动实行科学建议、管理与监督。除了以上比较热门的分支之外，还有社会统计等一下分支。但是随着学科的发展健全，目前的美国统计专业的分支除了生物统计之外划分的也没有那么明显，反而是学科间的融合越来越明显，统计与学校其他各个系之间合作的越来越多、越来越深入。
物理分支：
能级是物理学中的重要概念，标识物理过程中涉及的能量等级。当代的物理最大的两个分支是：
- 凝聚态物理（Conense matter）：原子的能级
- 高能物理（High energy）：原子核内部粒子的能级
凝聚态物理：
经过20世纪的发展，对单一原子的理解已经相当深入，但是当大量原子形成一定结构（如晶体crystal）时，电子在其中的行为与在单一原子中有极大的不同。这就是凝聚态物理研究的主要对象，包括：
- 多体效应（many-boy effect）
- 超导（superconuctivity）
- 超固体（super soli）
- 波色-爱因斯坦凝聚（Bose-Einstein conensation）
- 量子计算机（quantum computer）
- 碳纳米管（carbon nanotube）
- 单层碳结构（grapheme）
- 光学晶体（optical lattice）
