الكيمياء الفيزيائية هي فرع من الكيمياء يدرس التفاعلات الكيميائية والظواهر الكيميائية باستخدام المبادئ والأسس الفيزيائية. يتناول هذا الفرع العديد من المواضيع مثل الحرارة والطاقة والديناميكا الحرارية والتوصيلية الكهربائية والبنية الجزئية والأسس الكمية والطيفية والديناميكا الجزيئية والاستقرار الكيميائي.
تهدف الكيمياء الفيزيائية إلى فهم وتفسير العمليات الكيميائية وظواهر الطاقة وتغير الحالة والتوازن الكيميائي بواسطة المفاهيم الفيزيائية والتحليل الرياضي. يتم استخدام الأدوات والتقنيات الفيزيائية مثل الطيفية والحرارية والكهربائية والكمية لدراسة وتحليل العمليات والظواهر الكيميائية.
يتضمن مجال دراسة الكيمياء الفيزيائية العديد من المواضيع مثل تفاعلات الكيمياء الحرارية والديناميكا الجزيئية وتفاعلات الكيمياء الكمية والكهربائية والحرارية واستجابة الأنظمة الكيميائية للتغيرات في الضغط ودرجة الحرارة والتركيز وغيرها. يساهم فهم هذه المفاهيم في تطوير تطبيقات عملية مثل تحسين كفاءة العمليات الصناعية وتطوير تقنيات التحليل الكيميائي وتطبيقات الكيمياء الحيوية وتصميم العقاقير وغيرها.