화학 연구 중 화학 과정을 질량·운동·열·전기·복사와 같은 물질의 물리적 성질로 해석하는 분야를 물리화학이라 한다. 물리화학에는 열역학, 화학평형, 반응속도론 등과 이로부터 발전된 양자론, 분광학, 통계역학 등을 포함하고 있으며 물리화학의 범주에 포함되는 기초적인 원리는 생물학, 의학, 약학, 농학, 환경학, 공학 등 응용과학의 거의 모든 분야에 폭 넓게 응용되고 있다. 과거에는 물리학과 화학의 경계분야로 인식되었지만 최근에는 물리학과 화학이 겹치는 부분의 학문을 의미하게 되었다.