物理有機化學是定量地研究有機化合物結構、反應性和反應機理的學科。它是在價鍵的電子學說的基礎上，引用了現(xiàn)代物理學、物理化學的新進展和量子力學理論而發(fā)展起來的。20世紀20～30年代，通過反應機理的研究，建立了有機化學的新體系；50年代的構象分析和哈米特方程開始半定量估算反應性與結構的關系；60年代出現(xiàn)了分子軌道對稱守恒原理和前線軌道理論。

有機分析即有機化合物的定性和定量分析。19世紀30年代建立了碳、氫定量分析法；90年代建立了氮的定量分析法；有機化合物中各種元素的常量分析法在19世紀末基本上已經齊全；20世紀20年代建立了有機微量定量分析法；70年代出現(xiàn)了自動化分析儀器。

由于科學和技術的發(fā)展，有機化學與各個學科互相滲透，形成了許多分支邊緣學科。比如生物有機化學、物理有機化學、量子有機化學、海洋有機化學等。