Skaičiavimo chemija naudoja matematiką ir kompiuterius cheminėms problemoms spręsti. Naudodami kompiuterinę programinę įrangą, chemikai gali imituoti eksperimentų rezultatus ir rasti medžiagų savybes. Skaičiavimo chemijos sritis padeda ištirti dalykus, kuriuos kitu atveju būtų sunku arba brangu rasti dėl mažos molekulių, atomų ir nanodalelių prigimties. Didžioji lauko dalis yra pagrįsta Schrodingerio lygtimi, kuri modeliuoja atomus ir molekules naudojant matematiką. Ab initio, pusiau empirinė ir molekulinė mechanika yra skaičiavimo chemijos metodai, dažnai naudojami analizuojant molekulines struktūras.
Skaičiavimo chemijos procesas prasideda žvelgiant į teoriją, pvz., Elektroninės struktūros teoriją. Tai padeda nustatyti elektronų judėjimą molekulėje. Šiuo metu naudojant matematines lygtis, remiantis skaičiavimais, galima nustatyti bazinę aibę. Šią informaciją galima įvesti į kompiuterio programinę įrangą, kad būtų galima apibūdinti tokius dalykus kaip bangos funkcija, kuri gali būti naudojama kuriant kitų fizinių molekulės savybių modelius. Chemikai gali pamatyti molekulės orbitų modelį, pradėti prognozuoti eksperimentines struktūras ir pažvelgti į molekulės energiją.
Naudojant ab initio, chemikai gali pažvelgti į fizines medžiagos savybes ir naudoti Schrodingerio lygtį, kad išsiaiškintų molekulių fizines savybes. Tai apima tokius dalykus kaip molekulių geometrija, dipolio momentas ir reakcijos energija. Vibracijos dažnius, reakcijos greitį ir laisvąją energiją taip pat galima rasti naudojant ab initio. Kadangi šias fizines charakteristikas labai sunku išspręsti, skaičiavimo chemikai turi jas pakankamai supaprastinti, kad fizines charakteristikas būtų galima rasti ir jos vis tiek būtų tikslios.
Molekulinė mechanika yra skaičiavimo chemijos metodas, naudojamas biochemijos eksperimentuose ir taikymuose. Šis metodas gali būti naudojamas didesnėms struktūroms, pvz., fermentams, ir remiasi tradicine fizika, tačiau negali apskaičiuoti medžiagų elektroninių savybių. Skaičiavimo chemijos sritis nuolat keičiasi, nes tobulėja technologijos ir kuriamos naujos teorijos.
Šie metodai leidžia chemikams ištirti struktūras, kurių kitaip būtų beveik neįmanoma pažvelgti dėl jų labai mažo dydžio. Nanodalelės, kurios yra mažesnės už atomus, gali būti modeliuojamos naudoti tokiose srityse kaip elektronika, sprogmenys ir medicina. Kadangi didžioji dalis skaičiavimo chemijos yra pagrįsta žinomų savybių modeliavimu, šiuose eksperimentuose galima padaryti klaidų. Štai kodėl norint dirbti kompiuterinės chemijos srityje, būtinas pažangus mokymas ir žinios apie chemiją ir mokslinius tyrimus.