الكيمياء النظرية تستخدم عدة طرق لدراسة التأثيرات الفوق جزيئية، وتشمل:
1- الحسابات الكمومية: وهي عملية حسابية تعتمد على تطبيق المبادئ الكمومية لتحليل وتنبؤ سلوك المواد الكيميائية. تستخدم هذه الطريقة لتحليل ارتباطات الجزيئات وتوقع التفاعلات الكيميائية عند درجات الحرارة المختلفة.
2- التحليل الخوارزمي: وهي تقنية تستخدم في تحليل هيكل الجزيئات والتنبؤ بخواصها، وتعتمد هذه الطريقة على تحليل الخواص الكيميائية للجزيئات والايجابيات والسلبيات فيها.
3- طريقة الدكتور توماس كول: وهي تقنية تتيح توقع تأثيرات عائلة المواد الكيميائية. يمكن من خلالها تحليل بنية الجزيئات لتوقع مدى سمية المواد الكيميائية وتأثيرها على البيئة والأرواح الحيوانية والنباتية.