La física química es una subdisciplina de la química y la física que investiga los fenómenos fisicoquímicos utilizando técnicas de la física atómica y molecular y la física de la materia condensada; es la rama de la física que estudia los procesos químicos desde el punto de vista de la física. Mientras que en la interfaz de la física y la química, la física química es distinta de la química física en que se centra más en los elementos característicos y las teorías de la física. Mientras tanto, la química física estudia la naturaleza física de la química. Sin embargo, la distinción entre los dos campos es vaga, y los científicos a menudo practican en ambos campos durante el curso de su investigación.

El Departamento de Educación de los Estados Unidos define la física química como «Un programa que se centra en el estudio científico de fenómenos estructurales que combinan las disciplinas de la química física y la física atómica/molecular. Incluye instrucción en estructuras heterogéneas, alineación y fenómenos de superficie, teoría cuántica, física matemática, mecánica estadística y clásica, cinética química y física láser.»