始于20世纪初期蓬勃发展的量子力学。莱纳斯·鲍林引进量子力学解释化学键的本质，得以用波函数的线性叠加来描述。质子、中子和电子的发现，使化学真正由原子尺度来理解化学反应。量子力学和电子学的发展，使得许多新型仪器得以开发，来探索和分析化合物的结构和成分，如光谱仪、色谱仪、核磁共振仪和质谱仪等。
当代化学.当代化学大致分为四大学门，各学门又有许多延伸的子学门和应用化学领域。四大学门主要为：其他延展和应用的学门：
基本概念.
原子.