Hóa học lý thuyết là một nhánh của hóa học trong đó phát triển những sự tổng quát về lý thuyết là những phần của hóa học hiện đại. Ví dụ: sự kết nối hóa học, quan hệ hóa học, hóa trị, bề mặt của năng lượng tiềm tàng, quỹ đạo phân tử, tác động mang tính chất quỹ đạo, phóng xạ phân tử,...