量子化學（quantum chemistry）是理論化學的一個分支學科，是應用量子力學的基本原理和方法研究化學問題的一門基礎科學。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等問題。
1927年海特勒和倫敦用量子力學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，并且利用相當近似的計算方法，算出其結(jié)合能。由此，使人們認識到可以用量子力學原理討論分子結(jié)構(gòu)問題，從而逐漸形成了量子化學這一分支學科。
量子化學的研究范圍包括穩(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等問題。
量子化學可分基礎研究和應用研究兩大類，基礎研究主要是尋求量子化學中的自身規(guī)律，建立量子化學的多體方法和計算方法等，多體方法包括化學鍵理論、密度矩陣理論和傳播子理論，以及多級微擾理論、群論和圖論在量子化學中的應用等。應用研究是利用量子化學方法處理化學問題，用量子化學的結(jié)果解釋化學現(xiàn)象。
量子化學的研究結(jié)果在其他化學分支學科的直接應用，導致了量子化學對這些學科的滲透，并建立了一些邊緣學科，主要有量子有機化學、量子無機化學、量子生物和藥物化學、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理論和分子反應動力學的量子理論等。
三種化學鍵理論建立較早，至今仍在不斷發(fā)展、豐富和提高，它與結(jié)構(gòu)化學和合成化學的發(fā)展緊密相聯(lián)、互相促進。合成化學的研究提供了新型化合物的類型，豐富了化學鍵理論的內(nèi)容；同時，化學鍵理論也指導和預言一些可能的新化合物的合成；結(jié)構(gòu)化學的測定則是理論和實驗聯(lián)系的橋梁。
