现代化学始于20世纪初期蓬勃发展的[[量子力学]]。莱纳斯·鲍林引进量子力学解释化学键的本质，得以用波函数的线性叠加来描述。质子、中子和电子的发现，使化学真正由原子尺度来理解化学反应。量子力学和[[电子学]]的发展，使得许多新型仪器得以开发，来探索和分析化合物的结构和成分，如[[光谱仪]]、[[色谱仪]]、[[核磁共振仪]]和[[质谱仪]]等。