La chimie est une science exacte de la nature. Elle est divisée en plusieurs spécialités expérimentales et théoriques à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage parfois des espaces d'investigations communs ou proches.
Selon l'American Chemical Society, la plus grande association de chimistes au monde, la chimie étudie : les éléments chimiques à l'état libre, atomes ou ions atomiques, et les innombrables et diverses associations par liaisons chimiques qui engendrent notamment des composés moléculaires stables ou des intermédiaires plus ou moins instables. Ces entités de matière peuvent être caractérisées par une identité reliée à des caractéristiques quantiques et des propriétés précises ; les processus qui changent ou modifient l'identité de ces particules ou molécules de matière, dénommés réaction, transformation, interaction... ; les mécanismes intervenant dans les processus chimiques ou les équilibres physiques entre deux formes. Leurs définitions précises permettent de comprendre ou d'interpréter avec des hypothèses l'évolution matérielle avec en vue une exploitation des résultats de façon directe ou induite ; les phénomènes fondamentaux observables en rapport avec les forces de la nature qui jouent un rôle chimique, favorisant les réactions ou synthèse, addition, combinaison ou décomposition, séparation de phases ou extraction. L'analyse permet de découvrir les compositions, le marquage sélectif ouvre la voie à un schéma réactionnel cohérent dans des mélanges complexes.
La taille des entités chimiques varie des simples atomes ou molécules nanométriques aux édifices moléculaires de plusieurs dizaines de milliers d'atomes dans les macromolécules, l'ADN ou protéines de la matière vivante (infra)micrométrique, jusqu'à des dimensions parfois macroscopiques des cristaux. En incluant l'électron libre composant des réactions radicalaires, les dimensions des principaux domaines d'application se situent globalement