化学（かがく）は物質の性質や反応、構造、合成、分解などを研究する自然科学分野である。物質とは物理的・化学的性質を持つ物体であり、無機物質、有機物質、生体物質などが含まれる。化学は数学や物理学、生物学、地学などの基礎科学分野を応用しながら、実験や理論を通じて物質の本質を追求する学問である。
化学はさまざまな分野に応用され、工業、医療、農業、エネルギー、環境、食品などの分野で重要な役割を果たしている。例えば、ポリマー化学に基づく合成樹脂は、プラスチックや合成繊維などの製造に利用され、医薬品・医療技術の発展も化学的な素材開発によるものが大きい。化学はまた、地球規模の環境問題やエネルギー問題にも関わっており、再生可能エネルギーや環境に優しい材料の開発が重要な課題となっている。
化学は物質の微視的な性質に着目する学問であり、原子や分子といった微小粒子の挙動を扱うことが多い。原子は陽子、中性子、電子から構成され、分子は原子同士が化学反応を起こして結合したものである。化学反応には、化学種（物質）間で電子の移動が起こるイオン反応や、共有結合が形成される共有結合反応、酸と塩基の反応である酸塩基反応などがある。
化学の基本概念には、物質の質量保存則、エネルギー保存則、化学反応速度、平衡定数、酸塩基平衡定数、分配係数などがある。これらの概念を用いて、化学反応の熱力学的特性や平衡状態、化学反応速度の影響因子などを解析することができる。
化学においては、実験と理論が密接に結びついており、実験結果に基づいて理論を構築し、理論に基づいて新たな実験を設計するサイクルが繰り返される。近年では、コンピュータを用いたシミュレーションが進展し、理論的予測と実験結果の比較が容易になっている。
化学は、生命現象や宇宙の起源など、私たちの周りの世界について深く理解するために不可欠な学問である。