化學是重要的基礎科學之一，在與物理學、生物學、天文學等學科的相互滲透中，得到了迅速的發展，也推動了其他學科和技術的發展。
例如，核酸化學的研究成果使今天的生物學從細胞水平提高到分子水平，建立了分子生物學；對地球、月球和其他星體的化學成分的分析，得出了元素分布的規律，發現了星際空間有簡單化合物的存在，為天體演化和現代宇宙學提供了實驗數據，還豐富了自然辯證法的內容。
化驗學的發展與回顧
19世紀初，建立了近代原子論，突出地強調了各種元素的原子的質量為其最基本的特征，其中量的概念的引入，是與古代原子論的一個主要區別。近代原子論使當時的化學知識和理論得到了合理的解釋，成為說明化學現象的統一理論。分子假說的理論，為建立原子－分子學說和對物質結構的研究奠定了基礎。門捷列夫發現元素周期律後，不僅初步形成了無機化學的體係，並且與原子分子學說一起形成化學理論體係。
19世紀下半葉，熱力學等物理學理論進入化學之後，不僅澄清了化學平衡和反應速率的概念，而且可以定量地判斷化學反應中物質轉化的方向和條件。相繼建立了溶液理論、電離理論、電化學和化學動力學的理論基礎。物理化學的誕生，把化學從理論上提高到一個新的水平。
20世紀的化學
化學是一門建立在實驗基礎上的科學，實驗與理論一直是化學研究中相互依賴、彼此促進的兩個方麵。進入20世紀以後，由於受到自然科學其他學科發展的影響，並廣泛地應用了當代科學的理論、技術和方法，化學在認識物質的組成、結構、合成和測試等方麵都有了長足的進展，而且在理論方麵取得了許多重要成果。在無機化學、分析化學、有機化學和物理化學四大分支學科的基礎上產生了新的化學分支學科。
近代物理學的理論和技術、數學方法及計算機技術在化學中的應用，對現代化學的發展起了很大的推動作用。19世紀末，電子、X射線和放射性的發現為化學在20世紀的重大進展創造了條件。
在結構化學方麵，由於電子的發現，及確立的現代有核原子模型，不僅豐富和深化了對元素周期表的認識，而且發展了分子理論。應用量子力學研究分子結構，產生了量子化學。
從氫分子結構的研究開始，逐步揭示了化學鍵的本質，先後創立了價鍵理論、分子軌道理論和配位場理論。化學反應理論也隨之深入到微觀世界。應用X射線作為研究物質結構的新分析手段，可以洞察物質的晶體化學結構。測定化學立體結構的衍射方法，有X射線衍射、電子衍射和中子衍射等方法。其中以X射線衍射法的應用所積累的精密分子立體結構信息最多。
研究物質結構的譜學方法也由可見光譜、紫外光譜、紅外光譜擴展到核磁共振譜、電子自選共振譜、光電子能譜、射線共振光譜、穆斯堡爾譜等。與計算機聯用後，積累大量物質結構與性能相關的資料，正由經驗向理論發展。電子顯微鏡放大倍數不斷提高，人們已可直接觀察分子的結構。
經典的元素學說由於放射性的發現而產生深刻的變革。從放射性衰變理論的創立、同位素的發現到人工核反應和核裂變的實現、氘的發現、中子和正電子及其他基本粒子的發現，不僅使人類的認識深入到亞原子層次，而且創立了相應的實驗方法和理論，不僅實現了古代煉丹家轉變元素的思想，而且改變了人類的宇宙觀。
當代化學的發展
作為20世紀的時代標誌，人類開始掌握和使用核能。放射化學和核化學等分支學科相繼產生，並迅速發展。同位素地質學、同位素宇宙化學等交叉學科接踵誕生。元素周期表擴充了，已有109種元素，並且正在探索超重元素以驗證元素“穩定島假說”。與現代宇宙學相依存的元素起源學說和與演化學說密切相關的核素年齡測定等工作，都在不斷補充和更新元素的概念。
在化學反應理論方麵，由於對分子結構和化學鍵的認識的提高，經典的、統計的反應理論進一步深化，在過渡態理論建立後，逐漸向微觀的反應理論發展，用分子軌道理論研究微觀的反應機理，並逐漸建立了分子軌道對稱守恒定律和前線軌道理論。分子束、激光和等離子技術的應用，使得對不穩定化學物質的檢測和研究成為現實，從而使化學動力學有可能從經典的、統計的宏觀動力學深入到單個分子或原子水平的微觀反應動力學。