結構化學是在原子到分子水平上研究物質的分子結構和組成的相互關係，以及結構和各種運動的相互影響的化學分支學科。
結構化學的核心內容包括物質的電子構型與幾何構型，這兩點是決定物質性能的根本因素。電子構型關注的是電子在不同能級軌道上的排布狀況，而幾何構型關注的是晶體中原子在空間的排布狀況。結構化學的主要教學內容包括量子力學基礎、原子結構、分子對稱與點羣、分子結構（雙原子及多原子分子）、晶體學基礎、金屬與合金結構等。
此外，結構化學還與其他化學學科、生物科學、地質科學、材料科學和醫藥學等學科的研究相互關聯、相互促進。它基於量子力學原理，探究電子（尤其是價電子）、原子和分子層次上的電子結構和分子結構如何決定物質的性質。