Wstęp Termin chemia teoretyczna można zdefiniować jako matematyczny opis chemii, zaś termin chemia obliczeniowa jest zwykle stosowany, jeśli metody matematyczne są na tyle dobrze rozwinięte, że ich zastosowanie można zautomatyzować stosując programy komputerowe. Trzeba tu podkreślić, że w tej dziedzinie nie stosuje się słów dokładny i doskonały, jako że bardzo niewiele rzeczy można obliczyć dokładnie. Tym niemniej większość aspektów chemii da się opisać jakościowym lub przybliżonym ilościowym schematem obliczeniowym.
Cząsteczki zbudowane są z jąder i elektronów, do których stosują się zasady mechaniki kwantowej. Chemicy obliczeniowcy często próbują rozwiązać nierelatywistyczne równanie Schrödingera, dodając poprawki relatywistyczne, choć dokonano już pewnego postępu w rozwiązywaniu w pełni relatywistycznego równania Schrödingera. Zasadniczo rozwiązanie równania Schrödingera jest możliwe, zarówno w formie zależnej od czasu jak i w formie niezależnej od czasu, ale daje się to zrobić tylko dla bardzo małych układów. Wprowadzono więc bardzo wiele metod przybliżonych, które stanowią kompromis między dokładnością a kosztami obliczeniowymi. Obecna chemia obliczeniowa może rutynowo i bardzo dokładnie obliczać właściwości cząsteczek zawierających od 10 do 40 elektronów.