现代有机化学理论的重要分支。用物理学和物理化学的概念、理论和方法来研究有机化合物的结构、反应性和反应机理的基础学科。主要研究有机反应中涉及的化学物种的能量状态、电子分布和所处环境与它们的化学行为之间的关系。此外，还研究新理论、新方法与经验规律的探索，热力学与动力学基础数据的测定，特殊新分子体系的合成，激发态化学，稳定分子与活泼中间体的动态结构研究，新的物理方法和仪器的研究等。