یک سیستم شیمیایی می تواند از هر دو دید گاه میکرسکوبی و ماکروسکوپی مورد مطاله قرار گیرد. دیدگاه میکروسکوپی بر پایه مفهوم مولکولی استوار است. در دیدگاه ماکروسکوپی خواص ماده در مقیاس بزرگ و بدون آنکه مفهوم مولکول به صراحت به کار رود مطالعه می شود. شیمی فیزیک را می توان به چهار مبحث اصلی تقسیم کرد:
ترمودینامیك، شیمی کوانتومی، مکانیک آماری و سینتیک.
ترمودینامیک علم ماکروسکوپی است که ارتباط های خواص تعادلی یک سیستم و تغییرات آن را مطالعه می کند.
مولکولها، الکترونها و هسته هایی که آنها را ساخته اند از مکانیک کلاسیک پیروی نمی کنند. در عوض حرکات آنها از قوانین مکانیک کوانتمی تعیين می شود. کاربرد مکانیک کوانتمی برای ساختار اتمی، پیوند مولکولی و طیف بینی شیمی کوانتمی را تشکیل می دهد.
علم ماکروسکوپی ترمودینامیک نتیجه ای از رخداد ها در سطح مولکولی (میکروسکوپی ) است. سطوح مولکولی و ماکروسکوپی توسط شاخه ای از علم به نام مکانیک آماری به یکدیگر مرتبط می شوند. مکانیک آماری بینشی در خصوص اعتبار قوانین ترمودینامیک ایجاد می کند و امکان محاسبه خواص ماکروسکوپی ترمودینامیکی را از روی خواص مولکولی میسر می سازد.
سینیتیک مطالعه سرعت فرایند ها، نظیر واکنشهای شیمیایی، مکانیک کوانتمی و مکانیک آماری توسعه نیافته است. در سینیتیک، مباحث ترمودینامیک، شیمی کوانتمی و مکانیک آماری استفاده می شود.