تتضمن مفاهيم الرياضيات في الكيمياء الفيزيائية العديد من المفاهيم الحاسمة مثل:
1- الجبر: يستخدم الجبر في الكيمياء الفيزيائية لحساب الكميات المختلفة المرتبطة بالعمليات الكيميائية مثل الكتلة والحجم والكثافة والتركيز.
2- الهندسة الفراغية: تستخدم الهندسة الفراغية في الكيمياء الفيزيائية لتحديد الشكل الثلاثي الأبعاد للجزيئات والمركبات الكيميائية.
3- التفاضل والتكامل: يستخدم التفاضل والتكامل في الكيمياء الفيزيائية لحساب السرعة والتسارع والطاقة والحرارة المرتبطة بالعمليات الكيميائية.
4- الإحصاء: يستخدم الإحصاء في الكيمياء الفيزيائية لتحليل البيانات الكيميائية وتحديد الخصائص الإحصائية للعينات المختلفة.
5- الرياضيات التطبيقية: يستخدم الرياضيات التطبيقية في الكيمياء الفيزيائية لحل المشكلات الكيميائية المعقدة وتوقع النتائج المحتملة للتفاعلات الكيميائية.