化学在发展过程中，依照所研究的分子类别和研究手段、目的、任务的不同，派生出不同层次的许多分支。在20世纪20年代以前，化学传统地分为无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四个分支。20年代以后，由于世界经济的高速发展，化学键的电子理论和量子力学的诞生、电子技术和计算机技术的兴起，化学研究在理论上和实验技术上都获得了新的手段，导致这门学科从30年代以来飞跃发展，出现了崭新的面貌。
  现在把化学内容一般分为生物化学、有机化学、高分子化学、应用化学和化学工程学、物理化学、无机化学等五大类共80项，实际包括了七大分支学科。根据当今化学学科的发展以及它与天文学、物理学、数学、生物学、医学、地理学等学科相互渗透的情况，化学可作如下分类：无机化学：元素化学、无机合成化学、无机高分子化学、无机固体化学、配位化学（即络合物化学）、同位素化学、生物无机化学、金属有机化学、金属酶化学等有机化学：普通有机化学、有机合成化学、金属和非金属有机化学、物理有机化学、生物有机化学、有机分析化学。
  物理化学：结构化学、热化学、化学热力学、化学动力学、电化学、溶液理论、流体界面化学、量子化学、催化作用及其理论等。分析化学：化学分析、仪器和新技术分析。高分子化学：天然高分子化学、高分子合成化学、高分子物理化学、高聚物应用、高分子物力。核化学：放射性元素化学、放射分析化学、辐射化学、同位素化学、核化学。
  生物化学：一般生物化学、酶类、微生物化学、植物化学、免疫化学、发酵和生物工程、食品化学等。表面化学：凡是在相界面上所发生的一切物理化学现象统称为界面现象（interfasephenomena)或表面现象（surfasephenomena)。研究各种表面现象实质的科学称为表面化学。
  其他与化学有关的边缘学科还有：地球化学、海洋化学、大气化学、环境化学、宇宙化学、星际化学等。