化學作為中心科學，其研究範疇是非常寬泛的。

2009年6月美國國家科學基金會（NSF）重新將化學研究進行了分類，涵蓋了化學研究的各個領域，分類如下（對每一個類別我都進行了一下簡單的解釋）：

-基礎化學（4類）

化學合成：包括藥物、新材料、日用化學品等的製備，結合傳統的有機、無機、高分子化學等諸多領域的手段。

化學結構、動力學和機理：對物質的結構及其變化過程的原理性研究，與近現代物理學的發展結合緊密。

化學測量和成像：包含傳統的分析化學領域，主要為化學研究過程提供定量定性的檢測手段，同時為現代醫學和生命科學研究提供技術手段。

理論、模型和計算方法：從已有的原理出發，對化學過程建立近似的物理模型，進行理論分析或藉助計算機進行計算模擬。

-交叉學科（4類）

環境化學科學：包括對大氣、土壤、水體環境的監測和對其中化學過程的研究。

生命過程的化學：包含傳統的化學生物學，研究物質在生物體內的作用和變化過程，為醫學、藥學和理解生命過程進行相關研究。

催化化學：研究促進或阻礙某一系列特定化學反應。

高分子、超分子和奈米化學：研究高分子化合物的合成、性質和變化，研究分子的自組裝特性以及研究在奈米尺度下，分子表現出的宏觀尺度下所沒有的特性，研究新型功能材料的製備和性質。