Η παραδοσιακή χημεία ξεκινά με τη μελέτη των στοιχειωδών σωματιδίων, όπως είναι τα άτομα και τα μόρια, τη δομή με την οποία διατάσσονται στις διάφορες ουσίες[7], σε μέταλλα, κρυστάλλους και άλλες μορφές της ύλης, στη στερεή, στην υγρή, στην αέρια ξεχωριστά ή και σε συνδυασμό αυτών. Οι αλληλεπιδράσεις των διαφόρων ουσιών μεταξύ τους και με τις διάφορες μορφές ενέργειας, οι αντιδράσεις και η μεταμόρφση των ουσιών αυτών σε διάφορες συνθήκες επίσης μελετούνται στη χημεία. Αυτές οι συμπεριφορές μελετούνται σε χημικά εργαστήρια χρησιμοποιώντας τα διάφορα χημικά όργανα.
Μια χημική αντίδραση είναι μια μετατροπή ποσότητας μίας ή περισσοτέρων αρχικών ουσιών σε ποσότητα μιας ή περισσοτέρων νέων ουσιών[8]. Η αντίδραση μπορεί να συμβολιστεί με τη μορφή μιας χημικής στοιχειομετρικής εξίσωσης, στην οποία ο αριθμός των ατόμων κάθε ουσίας που συμμετέχρι στα αριστερά του βέλους της είναι ίσος με αυτόν στα δεξιά. Το είδος της χημικής αντίσρασης που μπορεί να δώσει κάθε ουσία μπορεί να εξαρτάται από διάφορους ενεργειακούς παράγοντες και θεωρείται ότι μπορεί να προβλεφθεί με βάση συγκεκριμένους κανόνες που απτελούν τους νόμους της Χημείας.
Η ενέργεια και η εντροπία είναι αναμφίβολα σημαντικές παράμετροι σε σχεδόν όλες τις χημικές μελέτες. Οι χημικές ουσίες ταξινομούνται με βάση τη χημική τους σύσταση και τη δομή τους. Η χημική σύσταση και η δομή τους μπορεί να αναλυθεί με τα εργαλεία και τις μεθόδους της Αναλυτικής Χημείας, π.χ. με τη φασματοσκοπία και με τη χρωματογραφία. Οι επιστήμονες που ασχολούντσι με τη χημική έρευνα ονομάζονται «χημικοί»[9]. Οι περισσότεροι από αυτούς ειδικεύονται σε μια από τις ειδικότητες - κλάδους της Χημείας.
