从学术的角度来看，化学是一门在原子层次上研究物质的组成、性质、结构、以及变化的基础自然学科。与物理和数学一样，皆为自然科学之基础科学，其知识可延伸至其他如药学、材料科学、纳米技术、生物化学等领域。发展至今，化学已衍生出不同的学门，通常我们所谓的"化学家"，只会专精于其中一、两门。
目前，一般分类化学领域大致可分为四大学门，分别是无机化学﹙inorganic chemistry﹚、有机化学﹙organic chemistry﹚、分析化学﹙analytical chemistry﹚，及物理化学﹙physical chemistry﹚。
无机化学是研究无机物的组成、性质的化学。所谓无机物，指的是不含碳元素的化合物，简单形式如水、食盐、硫酸、一氧化碳、二氧化碳等，稍微复杂型态如碳氧化物、碳硫化物、氰化物、硫氰酸盐、碳酸及碳酸盐、碳硼烷等。
有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质、制备方法与应用的科学，而有机物一般为碳氢化合物及其衍生物，譬如脂肪、氨基酸、蛋白质、糖、血红素、酶、激素等是属于有机化合物。有机化学是重要学科的基础，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。
分析化学则是利用仪器来解析物质的化学组成﹙元素、离子、或化合物﹚、结构﹙化学结构、晶体结构、空间分布﹚和形态﹙价态、配位态、结晶态﹚，及其与物质性质之间的关系等。
物理化学应用物理原理与角度，分析物质体系中化学行为的状态、规律和方法的学科，算是与物理专业交叉的领域。譬如以热力学为理论基础，研究高分散状态的平衡物理化学性质，以及用量子力学理论来解释原子和分子的结构、物质的表面结构等。
其他衍生或新兴的化学领域还包括了理论化学、计算化学、生物化学、大气化学、核化学、绿色化学、地球化学、高分子化学等等。虽然次领域众多，但都还是以化学思维出发，进入不同的应用或领域，譬如绿色化学研究怎样从化学角度减低污染，如何在生产过程中充分利用原料及能源，减少有害物质的释放。
生物化学﹙biochemistry﹚，研究生物的化学组成、结构及生命过程中各种化学变化，譬如细胞内各组分，如蛋白质、糖类、脂类、核酸等生物大分子的结构和功能，也研究细胞代谢、遗传密码﹙na和rna﹚、蛋白质生物合成，以及细胞信号转导。该学科属于和生物学互相交叉的学科。
理论化学类似理论物理学，理论化学家用纸跟笔来解释或预测化学的各种现象。近期理论化学主要运用量子力学来解决化学问题，有时也称作数学化学。由于化学分子的复杂，越来越多化学家利用数学近似解以及计算机程序来计算分子的性质，也就是所谓的计算化学，这也是理论化学的一个分支。
大气化学是对地球大气层及其他星球的大气层做研究，譬如在工业化环境中发生的化学反应。相对而言，地球化学研究地壳中各种物质的化学特性，解释它们的构造。核化学研究不同的次原子粒子如结合，形成一个原子核，及研究一个原子核中的物质如何变化。
化学专业的骨干课程除了上述的无机化学、有机化学、分析化学，及物理化学必修外，常常还包括了热力学、光谱和晶体学、生物化学，及仪器分析，以帮助同学更好地奠定化学专业基础知识与实验技能。
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