亦称“量子有机化学”。现代有机化学理论的重要分支之一。运用量子化学和化学统计力学的基本理论与计算方法，预示和阐明有机化学中的某些规律，研究有机分子的静态和动态性质。主要研究内容有分子中电子构型与分布，化学键的类型及其有关参数，分子和价键的性质，电子运动能级和分子光谱特性，反应活化能与反应动态学的理论等。