De fysische chemie maakt gebruik van de fysica om chemische systemen te bestuderen. Zij bestudeert deze op macroscopisch, atomair, subatomair en deeltjesniveau. Er wordt gekeken naar concepten als beweging, energie, kracht, tijd, thermodynamica, kwantumchemie, statistische mechanica en dynamica.
Fysische scheikunde is niet hetzelfde als chemische natuurkunde. Fysische scheikunde is meestal een macroscopische of supramoleculaire wetenschap. De meeste fysisch-chemische concepten hebben betrekking op bulkeigenschappen en niet zozeer op de moleculaire/atomaire structuur alleen. Hiertoe behoren chemisch evenwicht en colloïden.
Enkele van de relaties die de fysische chemie probeert op te lossen zijn de effecten van:

