Kimia teori bertujuan untuk memberi penjelasan kepada pemerhatian kimia dan fizikal terhadap molekul. Teori kimia termasuk dasar hukum fizik: Hukum Coulumb, tenaga kinetik, tenaga keupayaan, teorem virial, Hukum Planck, Prinsip Pengecualian Pauli dan banyak lagi untuk menjelaskan dan meramalkan fenomena kimia.Dalam usaha untuk menjelaskan pemerhatian, kita harus memilih "tahap teori yang sesuai". Sebagai contoh, beberapa kaedah teori (DFT) mungkin tidak sesuai untuk menyelesaikan gandingan magnet atau sifat peralihan elektron. Sebaliknya, ada laporan seperti Interaksi Konfigurasi Berbilang Rujukan (MRCI), yang menjelaskan fenomena yang diperhatikan melalui interaksi asas secara tepat dan benar-benar.Komponen utama termasuk kimia kuantum, permohonan kuantum mekanik untuk memahami valens, dinamik molekul, statistik termodinamik dan teori larutan elektrolit, rangkaian tindak balas, pempolimeran, pemangkinan, kemagnetan molekul dan spektroskopi.