物理化學是以物理的原理和實驗技術為基礎，研究化學體係的性質和行為，發現並建立化學體係中特殊規律的學科，它是物理學科與化學學科的綜合部分。
隨著科學的迅速發展，各門學科之間都有一定的交叉和滲透部分，尤其是物理和化學之間。用物理的原理來研究化學學科的內容早已運用。因此物理化學作為一門學科，與物理學、無機化學、有機化學在內容上存在著難以準確劃分的界限，也因為如此又不斷地產生新的分支學科，例如物理有機化學、生物物理化學、化學物理等。此外，物理化學還與許多非化學的學科有著密切的聯係，例如冶金學中的物理冶金實際上就是金屬物理化學。
物理化學作為一門學科的正式形成，通常都認為是從1877年德國化學家奧斯特瓦爾德和荷蘭化學家範托夫創刊的《物理化學雜誌》開始的。從這一時期到20世紀初，物理化學發展的特征主要體現在化學熱力學的蓬勃發展上。
世紀20～40年代則是物理化學中的結構化學領先發展的時期，這時的物理化學研究已深入到微觀的原子和分子世界，使科學界對分子內部結構的複雜性茫然無知的狀況得到全麵的改變。
第二次世界大戰後到60年代期間，物理化學的主要特征又表現為實驗研究手段和測量技術的研究方法，特別是各種譜學技術的飛躍發展和由此產生的豐碩成果。
年以後，經過長期的努力，各個高等學校已經設置物理化學教研室，以培養大批這方麵的人才，同時，還在中國科學院各有關研究所和各重點高等學校建立了物理化學研究室並取得了很好的成績，尤其是在結構化學、量子化學、催化、電化學、分子反應動力學等方麵。