Kvantekjemi er den delen av
kjemien som angår anvendelse av
kvantemekanikk til beskrivelsen av kjemiske systemer (
molekyler og faste stoffer). Dette kan for eksempel være beskrivelse av
elektronstruktur og energi. Disse resultatene brukes som bakgrunn for å beregne kjemiske egenskaper. Slike beregninger kan være ekstremt ressurskrevende, særlig for nøyaktige beregninger på store molekyler eller kondenserte systemer. I prinsippet kan alle observerbare størrelser bestemmes – deriblant energinivåer,
dipolmomenter, likevektsgeometrier (bindingsvinkler og bindingsavstander) og vibrasjonsfrekvenser. Detaljerte modeller for reaksjoners forløp (reaksjonsmekanisme og -dynamikk) kan også beregnes med kvantekjemiske metoder.