量子化學(xué)（quantum chemistry）是理論化學(xué)的一個分支學(xué)科，是應(yīng)用量子力學(xué)的基本原理和方法研究化學(xué)問題的一門基礎(chǔ)科學(xué)。研究范圍包括穩(wěn)定和不穩(wěn)定分子的結(jié)構(gòu)、性能及其結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系；分子與分子之間的相互作用；分子與分子之間的相互碰撞和相互反應(yīng)等問題。
1927年海特勒和倫敦用量子力學(xué)基本原理討論氫分子結(jié)構(gòu)問題，說明了兩個氫原子能夠結(jié)合成一個穩(wěn)定的氫分子的原因，并且利用相當(dāng)近似的計算方法，算出其結(jié)合能。由此，使人們認(rèn)識到可以用量子力學(xué)原理討論分子結(jié)構(gòu)問題，從而逐漸形成了量子化學(xué)這一分支學(xué)科。
量子化學(xué)的研究范圍包括穩(wěn)定和不穩(wěn)定分子的結(jié)構(gòu)、性能，及其結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系；分子與分子之間的相互作用；分子與分子之間的相互碰撞和相互反應(yīng)等問題。
量子化學(xué)可分基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究兩大類，基礎(chǔ)研究主要是尋求量子化學(xué)中的自身規(guī)律，建立量子化學(xué)的多體方法和計算方法等，多體方法包括化學(xué)鍵理論、密度矩陣?yán)碚摵蛡鞑プ永碚?，以及多級微擾理論、群論和圖論在量子化學(xué)中的應(yīng)用等。應(yīng)用研究是利用量子化學(xué)方法處理化學(xué)問題，用量子化學(xué)的結(jié)果解釋化學(xué)現(xiàn)象。
量子化學(xué)的研究結(jié)果在其他化學(xué)分支學(xué)科的直接應(yīng)用，導(dǎo)致了量子化學(xué)對這些學(xué)科的滲透，并建立了一些邊緣學(xué)科，主要有量子有機化學(xué)、量子無機化學(xué)、量子生物和藥物化學(xué)、表面吸附和催化中的量子理論、分子間相互作用的量子化學(xué)理論和分子反應(yīng)動力學(xué)的量子理論等。
三種化學(xué)鍵理論建立較早，至今仍在不斷發(fā)展、豐富和提高，它與結(jié)構(gòu)化學(xué)和合成化學(xué)的發(fā)展緊密相聯(lián)、互相促進(jìn)。合成化學(xué)的研究提供了新型化合物的類型，豐富了化學(xué)鍵理論的內(nèi)容；同時，化學(xué)鍵理論也指導(dǎo)和預(yù)言一些可能的新化合物的合成；結(jié)構(gòu)化學(xué)的測定則是理論和實驗聯(lián)系的橋梁。
