Kimia komputasi menggunakan matematika dan komputer untuk memecahkan masalah kimia. Dengan memanfaatkan perangkat lunak komputer, ahli kimia dapat mensimulasikan hasil eksperimen dan menemukan sifat zat. Bidang kimia komputasi membantu untuk mengeksplorasi hal-hal yang sebaliknya akan sulit atau mahal untuk ditemukan karena sifat kecil dari molekul, atom, dan nanopartikel. Sebagian besar bidang didasarkan pada persamaan Schrodinger, yang memodelkan atom dan molekul menggunakan matematika. Ab initio, semi-empiris, dan mekanika molekuler adalah metode kimia komputasi yang sering digunakan untuk menganalisis struktur molekul.
Proses kimia komputasi dimulai dengan melihat sebuah teori, seperti Teori Struktur Elektronik. Ini membantu untuk menentukan gerakan elektron dalam molekul. Pada titik ini, dengan menggunakan persamaan matematika, himpunan basis dapat ditentukan berdasarkan perhitungan. Informasi ini dapat dimasukkan ke dalam perangkat lunak komputer untuk menjelaskan hal-hal seperti fungsi gelombang, yang dapat digunakan untuk membuat model karakteristik fisik molekul lainnya. Ahli kimia dapat melihat model orbital molekul, mulai memprediksi struktur eksperimental, dan melihat energi molekul.
Menggunakan ab initio memungkinkan ahli kimia untuk melihat sifat fisik suatu zat dan menggunakan persamaan Schrodinger untuk mengetahui karakteristik fisik molekul. Ini mencakup hal-hal seperti geometri molekul, momen dipol, dan energi reaksi. Frekuensi getaran, laju reaksi, dan energi bebas juga dapat dicari dengan menggunakan ab initio. Karena karakteristik fisik ini sangat sulit untuk dipecahkan, maka ahli kimia komputasi perlu menyederhanakannya sehingga karakteristik fisik dapat ditemukan dan tetap akurat.
Mekanika molekuler adalah metode kimia komputasi yang digunakan dalam eksperimen dan aplikasi biokimia. Metode ini dapat digunakan untuk struktur yang lebih besar seperti enzim dan bergantung pada fisika tradisional, tetapi tidak dapat menghitung sifat elektronik dalam zat. Bidang kimia komputasi terus berubah seiring kemajuan teknologi dan teori-teori baru dikembangkan.
Teknik ini memungkinkan ahli kimia untuk memeriksa struktur yang hampir mustahil untuk dilihat sebaliknya, karena ukurannya yang sangat kecil. Nanopartikel, yang lebih kecil dari atom, dapat dimodelkan untuk digunakan dalam aplikasi seperti elektronik, bahan peledak, dan obat-obatan. Karena sebagian besar kimia komputasi didasarkan pada pemodelan sifat yang diketahui, ada ruang untuk kesalahan dalam eksperimen ini. Inilah sebabnya mengapa pelatihan dan pengetahuan lanjutan dalam kimia dan penelitian diperlukan untuk bekerja dalam kimia komputasi.