Hóa học, một nhánh của khoa học tự nhiên, là ngành nghiên cứu về thành phần, cấu trúc, tính chất, và sự thay đổi của vật chất. Hóa học nói về các nguyên tố, hợp chất, nguyên tử, phân tử, và các phản ứng hóa học xảy ra giữa những thành phần đó.
Hóa học đôi khi được gọi là "khoa học trung tâm" vì nó là cầu nối các ngành khoa học tự nhiên khác như vật lý học, địa chất học và sinh học.
Hóa học thường được chia thành nhiều phân ngành chính. Ngoài ra còn có một số lĩnh vực liên ngành và chuyên ngành.
Hoá sinh là nghiên cứu về các hóa chất, phản ứng hóa học và tương tác hóa học diễn ra trong các sinh vật sống. Hoá sinh và hóa học hữu cơ có liên quan chặt chẽ, như trong hóa dược. Hóa sinh có liên quan đến sinh học phân tử và di truyền.
Hoá học vô cơ là nghiên cứu các tính chất và phản ứng của các hợp chất vô cơ. Sự phân biệt giữa các nguyên tắc hữu cơ và vô cơ không phải là tuyệt đối và có sự trùng lặp nhiều, nhất là trong phân ngành hoá học cơ kim.
Hóa học hạt nhân là nghiên cứu về cách các hạt hạ nguyên tử kết hợp với nhau và tạo nên hạt nhân. Chuyển đổi hạt nhân (Nuclear transmutation) là một phần quan trọng trong hóa học hạt nhân và bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học là một kết quả và công cụ quan trọng cho lĩnh vực này.
Hoá học hữu cơ là nghiên cứu các cấu trúc, tính chất, thành phần, cơ chế và phản ứng của các hợp chất hữu cơ. Hợp chất hữu cơ là những hợp chất có nền tảng là mạch cacbon.
Hóa học vật lý là nghiên cứu cơ sở vật chất và cơ bản của các hệ thống và quá trình hóa học. Đặc biệt, năng lượng và động lực của các hệ thống và quá trình như vậy là mối quan tâm của các nhà hóa lý. Các lĩnh vực nghiên cứu quan trọng bao gồm nhiệt động học hóa học, động học hóa học, điện hoá học, cơ học thống kê, quang phổ, và gần đây là hóa học vũ trụ. Hóa học vật lý có sự chồng chéo lớn với vật lý phân tử. Hóa học vật lý thường liên quan đến việc sử dụng vô số các tính toán trong phương trình dẫn xuất. Nó thường được kết hợp với hóa học lượng tử và hóa học lý thuyết. Hóa lý học là một phân ngành riêng biệt với vật lý hóa học, nhưng có sự trùng lập rất lớn.