原子・分子から高分子に至る幅広いスケールの化学物質を対象に，基礎から応用までの一貫した化学の教育・研究を行なっています。これにより，世界をリードする研究成果と研究者・技術者を輩出します。

東京蚕糸高等専門学校 (東京農工大学工学部の前身)時代の生糸の製造から始まり，人工高分子・繊維，機能性高分子・有機材料，有機合成・有機反応開拓，無機材料・有機無機ハイブリッド材料と時代の変化とともに研究対象を柔軟に拡張し，現在の応用化学科となりました。近年環境調和型材料や生命活動に関わる有機分子性材料を研究する分野も加わり，新たな化学変化が始まっています。多様な化学とそれらが融合して新しい化学が生まれる瞬間を目の当たりにすることができます。

応用化学科は発足以来，学生たちの「自分達が学科を創っていく」というエネルギーに牽引されてきました。前向きな失敗や試行錯誤の機会を活かして，学生が実力をつけていけるような教育・研究のフィールドを作っていく。それが学科としての使命と考えています。

応用化学科は大学院工学府応用化学専攻につながっています。大学院から工学府産業技術専攻，生物システム応用科学府(BASE)に所属する研究室もあります。

一学年80名程度の規模です。また，学科構成員の女性割合が高いという特徴があります。

2019年4月 工学部の学科改組により，応用分子化学科と有機材料化学科が融合し，応用化学科が誕生しました。教育・研究の対象として低分子や無機系材料を扱ってきた応用分子化学科と高分子や有機材料を扱ってきた有機材料化学科。それぞれの強みを活かし，化学の基礎から応用，材料開発までを学べる学科となりました。