تعتبر المفاهيم الرئيسية في الكيمياء الفيزيائية هي:
1. التفاعلات الكيميائية والديناميكية الكيميائية: وهي دراسة المعدلات الزمنية للتفاعلات الكيميائية والعوامل التي تؤثر على سرعتها.
2. الحالة الثابتة والمواد الصلبة: وتشمل دراسة الخواص الكهروكيميائية والميكانيكية للمواد الصلبة والتفاعلات الكيميائية التي تجري فيها.
3. المواد السائلة: وهي دراسة الخواص الكهربائية والحرارية والميكانيكية للمواد السائلة والتفاعلات الكيميائية التي تحدث فيها.
4. الغازات وعمليات الحرارة: وهي دراسة الخواص الفيزيائية والميكانيكية للغازات وعمليات التسخين والتبريد في الكيمياء الفيزيائية.
5. الديناميكية الحرارية: وهي دراسة العلاقة بين الحرارية والتوازن الحراري في النظام الكيميائي وتحديد الثوابت المتعلقة بالتفاعلات الحرارية.
6. الحالات الذرية والجزيئية وطيف التحليل: وتشمل دراسة البنية الذرية والجزيئية للمواد والطيف التحليلي المستخدم في دراسة التفاعلات الكيميائية.
7. النظريات والموديلات الكمية: وتتضمن دراسة النظريات الكمية والموديلات المتعلقة بالتفاعلات الكيميائية والحركية والحالات الحرارية للمواد.
