Dari segi sejarah, di bawah merupakan bidang-bidang penyelidikan yang mempunyai bidang utama aplikasi teori kimia :

• Fizik atom: Disiplin dalam urusan dengan elektron dan nukleus atom.
• Fizik molekul: Disiplin elektron yang mengelilingi nukleus molekul dan pergerakan dlam nukleus. Istilah ini biasanya merujuk kepada kajian molekul-molekul yang diperbuat daripada beberapa atom di fasa gas. Tetapi ada yang menganggap bahawa fizik molekul juga adalah kajian terhadap sifat-sifat pukal bahan kimia dari segi molekul.
• Kimia fizik dan fizik kimia: Kimia dikaji melalui kaedah fizik seperti teknik laser, mikroskop imbasan terowong, dan lain-lain. Perbezaan rasmi antara kedua-dua bidang adalah kimia fizik adalah cabang kimia manakala fizik kimia adalah cabang fizik. Dalam amalan, perbezaan ini agak kabur.
• Teori banyak jasad: Disiplin kajian dalam kesan-kesan yang muncul dalam sistem dengan jumlah besar unsur. Hal ini didasarkan kepada fizik kuantum – kebanyakannya kebanyakannya formalisme pengkuantuman kedua – dan elektrodinamik kuantum.

Disebabkan itu, teori kimia telah muncul sebagai satu cabang penyelidikan. Dengan kebangkitan teori fungsi ketumpatan dan kaedah lain seperti molekul mekanik, kepelbagaian aplikasi telah dilanjutkan kepada sistem kimia yang berkaitan dengan lain-lain bidang kimia dan fizik, termasuk biokimia, fizik jirim termampat, nanoteknologi atau biologi molekul.