有機化學又稱為碳化合物的化學，是研究有機化合物的組成、結構、性質、製備方法與應用的科學，是化學中極重要的一個分支。含碳化合物被稱為有機化合物是因為以往的化學家們認為這樣的物質一定要由生物（有機體）才能製造；然而在1828年的時候，德國化學家弗里德里希·維勒，在實驗室中首次成功合成尿素（一種生物分子），自此以後有機化學便脫離傳統所定義的範圍，擴大為烴及其衍生物的化學。

天然有機化學主要研究天然有機化合物的組成、合成、結構和效能。20世紀初至30年代，先後確定了單糖、氨基酸、核苷酸、牛膽酸、膽固醇和某些萜類的結構，肽和蛋白質的組成；30～40年代，確定了一些維生素、甾族激素、多聚糖的結構，完成了一些甾族激素和維生素的結構和合成的研究；40～50年代前後，發現青黴素等一些抗生素，完成了結構測定和合成；50年代完成了某些甾族化合物和嗎啡等生物鹼的全合成，催產素等生物活性小肽的合成，確定了胰島素的化學結構，發現了蛋白質的螺旋結構，DNA的雙螺旋結構；60年代完成了胰島素的全合成和低聚核苷酸的合成；70年代至80年代初，進行了前列腺素、維生素B12、昆蟲資訊素激素的全合成，確定了核酸和美登木素的結構並完成了它們的全合成等等。

有機合成方面主要研究從較簡單的化合物或元素經化學反應合成有機化合物。19世紀30年代合成了尿素；40年代合成了乙酸。隨後陸續合成了葡萄糖酸、檸檬酸、琥珀酸、蘋果酸等一系列有機酸；19世紀後半葉合成了多種染料；20世紀40年代合成了DDT和有機磷殺蟲劑、有機硫殺菌劑、除草劑等農藥；20世紀初，合成了606藥劑，30～40年代，合成了一千多種磺胺類化合物，其中有些可用作藥物。