Năm nhánh chính của hóa học là hóa học hữu cơ, hóa học vô cơ, hóa học phân tích, hóa lý và hóa sinh. Hóa học có thể được chia thành nhiều nhánh phụ có thể thuộc nhiều những chi nhánh chính. Một số nhánh phụ bao gồm hóa học pháp y, hóa dược, hóa vật liệu và hóa học hạt nhân.
Hóa học hữu cơ là nghiên cứu về các vật liệu có chứa cacbon và do đó được coi là vật chất sống. Điều này bao gồm nhiên liệu, nhựa, phụ gia thực phẩm và thuốc. Các nhánh phụ liên quan đến hóa học hữu cơ bao gồm hóa học lập thể, hóa học dược liệu, hóa học cơ kim và hóa học polyme.
Hóa học vô cơ nghiên cứu các phân tử và vật liệu thiếu hydrocacbon và được coi là không tồn tại. Nhiều vật liệu có chứa kim loại là vô cơ. Các nhánh phụ của hóa học vô cơ bao gồm hóa học hạt nhân, hóa học vô cơ sinh học, địa hóa học và hóa học vô cơ công nghiệp.
Hóa học phân tích bao gồm hai nhánh phụ: phân tích định lượng và định tính vật chất. Lĩnh vực này cũng bao gồm việc phát triển các công cụ cần thiết để thực hiện phân tích. Hóa học phân tích được sử dụng trong các lĩnh vực như khoa học môi trường, khoa học pháp y và thử nghiệm ma túy.
Hóa lý là nghiên cứu về hoạt động của một phân tử và cách các đặc tính vật lý của nó giúp giữ chúng lại với nhau. Nó liên quan lĩnh vực vật lý với hóa học. Các nhánh phụ của hóa học vật lý bao gồm điện hóa học, nhiệt hóa học, cơ học lượng tử và động học hóa học.
Hóa sinh là nghiên cứu về cách các quá trình hóa học xảy ra trong một cơ thể sống. Các nhánh phụ của hóa sinh bao gồm nội tiết, enzym học, hóa sinh lâm sàng và hóa sinh phân tử.