Kvantekjemi er den delen avkjemien som brukerkvantemekanikk til å beskrive kjemiske systemer (atomer,molekyler ogfaste stoffer), for eksempelelektronstruktur og energi. Resultatene brukes som bakgrunn for å beregne kjemiske egenskaper.

Utgangspunktet for slike beregninger er løsning avschrödingerligningen, som bestemmer systemetsbølgefunksjon. Bortsett fra de aller enkleste systemer, som hydrogenatomet, kan ikke bølgefunksjonen beregnes eksakt, så det brukes datamaskiner til å finne gode tilnærmede løsninger.

Kvantekjemiske beregninger kan være ekstremt ressurskrevende, særlig for nøyaktige beregninger av større systemer. I prinsippet kan alle observerbare størrelser, somenerginivåer,dipolmomenter, likevektsgeometrier (bindingsvinkler og bindingsavstander) og vibrasjonsfrekvenser bestemmes. Detaljerte modeller for reaksjoners forløp (reaksjonsmekanisme og reaksjonsdynamikk) kan også beregnes med kvantekjemiske metoder.