化学は、「物質の科学」の中核的学問体系であり、物質の性質を支配する原理・法則の系統的理解と新しい有用物質の創出とを両輪として、現代社会を支える物質科学の発展に中心的な役割を果たしてきた。化学の研究対象は、気体・液体・固体状態にあるすべての物質であり、簡単な無機・有機化合物や金属単体から複雑な生体関連分子までと極めて多様である。

本専攻は、化学教室（北白川キャンパス）、化学研究所（宇治キャンパス）、医生物学研究所（病院薬学部キャンパス）、及び複合原子力科学研究所（熊取地区）の化学に関係する 26 研究室、更に客員講座の 3 研究室より構成されている。

本専攻での研究・教育の分野は、化学の有する多様性・重層性を広くカバーし、主として、理論・物理化学、無機・物性化学、有機化学、生体関連分子化学の 4 領域に分類されている。上記 4 領域の研究を統合することによって、化学反応の完全な記述や、任意の分子を思い通りに合成する方法論などの基礎的領域における革新を進めるとともに、生命現象など高度に複雑な系への化学的基礎概念の拡張を図ることが本専攻の研究目的であり、そのような研究を遂行できる大学院生を育て研究者を輩出するための教育を行っている。