Hesaplamalı kimya, kimyasal problemleri çözmeye yardımcı olmak için bilgisayar bilimini kullanan bir kimya dalıdır. Bu programlar moleküllerin ve katıların yapılarını ve özelliklerini hesaplar. Hesaplamalı kimya normalde kimyasal deneylerle elde edilen bilgileri tamamlar. Henüz gözlemlenmemiş kimyasal olayları tahmin edebilir. Yeni ilaç ve malzemelerin tasarımında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Hesaplamalı kimya, yapıyı (yani molekül atomlarının beklenen konumlarını), mutlak ve göreceli (etkileşim) enerjileri, elektronik yük dağılımlarını, dipolleri ve daha yüksek çok kutuplu momentleri, titreşim frekanslarını, reaktiviteyi veya diğer spektroskopik miktarları ve diğer parçacıklarla çarpışma için çapraz kesitleri tahmin edebilir.

Hesaplamalı kimya hem statik hem de dinamik sistemlere bakar. Her durumda, incelenen sistemin boyutu büyüdükçe, kullanılan bilgisayar zamanı ve diğer kaynaklar (bellek ve disk alanı gibi) da büyür. Bu sistem tek bir molekül, bir grup molekül veya bir katı olabilir. Hesaplamalı kimya yöntemleri yüksek doğruluktan çok yaklaşıklığa kadar çeşitlilik gösterir. Son derece hassas yöntemler tipik olarak yalnızca küçük sistemler için uygulanabilir.