Se l’alchimia si occupava delle mutazioni della materia, anche la chimica si interessa alle trasformazioni molecolari, chiamate reazioni chimiche. Esse avvengono quando determinate entità molecolari (che hanno proprietà e struttura propria) cambiano, assumendo nuovi legami che portano a nuove entità molecolari.

La chimica convenzionale come campo di studi ha uno spettro molto vasto. Le molecole vengono studiate  a livello degli atomi e alla loro struttura elettronica, che provoca le trasformazioni da materia a materia. L’analisi chimica, quindi, oltre ad interessarsi degli atomi e delle loro proprietà costitutive, studia le proprietà delle entità molecolari, delle specie chimiche, delle miscele e dei materiali.
Nel settore che riguarda il nucleo atomico, invece, si ha la chimica nucleare, che si interessa delle mutazioni comuni o indotte del nucleo stesso.

La chimica si suddivide in diverse discipline. Così si ha la chimica inorganica e organica, la chimica analitica e la biochimica, oltre al suo rapporto con la Fisica.
In linea di massima, la chimica inorganica non si interessa dei composti in cui è presente il carbonio.

Le sue applicazioni
La chimica trova applicazione in diversi processi chimici industriali. Partendo dalle specifiche materie prime, si arriva, in un impianto chimico, a produrre semilavorati o prodotti finiti. Tra i processi applicati, il processo Haber-Bosch, per ottenere la sintesi dell'ammoniaca, oppure il processo Ostwald, per l’opportuna sintesi dell'acido nitrico.
Nell’industria petrolchimica, invece,  si ottengono, tra gli altri,  i polimeri sintetici.

Un settore basilare è quello della chimica farmaceutica. In essa vi è un importante interazione tra malattie e nuovi medicinali, in una globale reciprocità tra i prodotti farmacologici con l'organismo umano. Attraverso la chimica combinatoria, e la nascita di medicinali, si passa alla sperimentazione di essi, fino a raggiungere, se i risultati sono stati positivi, il mercato con la vendita nelle farmacie. Anche nel settore della diagnostica, la chimica ha un uso ed effetto rilevante. Gli Isotopi radioattivi, invece, trovano utilizzazione  nella medicina nucleare.

La chimica ha impiego anche in ambito ambientale e dei beni culturali. La protezione ambientale a basso impatto, ha portato negli ultimi decenni, alla nascita della chimica detta “verde”. Ci si è rivolti, innanzitutto, verso l'utilizzo di materie prime provenienti da fonti rinnovabili, poi verso il riuso e la riduzione degli scarti, e con l'uso, soprattutto, in agricoltura, di prodotti bio-sostenibili ed ecosostenibili. La chimica ambientale, perciò, è andata sempre più interessandosi all’impatto con tutto l’ecosistema, quindi delle acque potabili e acque marine, della chimica del suolo e dell'atmosfera, operando un’inversione di tendenza verso tematiche come l’inquinamento, dell’emissione di gas tossici nell’atmosfera e di veleni nell’ambiente in generale.
Nel campo artistico ed architettonico l’analisi del degrado dei materiali ha richiesto l’invenzione di chimiche adatte allo scopo restaurativo e di conservazione. Attraverso sostanze adatte al recupero delle opere d’arte, si cerca di evitare il loro lento decadimento.

Come nella vecchia alchimia, la scienza odierna dei materiali si occupa di inventare nuovi materiali, di migliorare gli esistenti e di assicurare la risposta adeguata degli stessi ai vari standard di utilizzo. Ad esempio, a difesa dalla corrosione sono state sviluppate tecniche di galvanostegia e la fosfatazione, con l’invenzione, altresì, di vernici e di nuovi rivestimenti.
La chimica nel settore dei polimeri lavora intorno ai meccanismi di polimerizzazione, sulla struttura e sulle proprietà degli stessi  polimeri.
Parallelamente, si stanno studiando tutta una serie di materiali semiconduttori molto innovativi. Con la nascita della chimica supramolecolare si sta dando, inoltre, una forte accelerazione alle nanotecnologie, che con nuovi dispositivi molecolari porterà alla creazione di nanomacchine.