Η φυσική και η χημεία, αν και συχνά εξετάζονται ως χωριστά επιστημονικά πεδία, διαθέτουν άρρηκτα συνδεδεμένη γνώση και κατέχουν θεμελιώδη σημασία η μία για την άλλη. Αναμφισβήτητα, οι νόμοι της φυσικής διέπουν τη συμπεριφορά των ατόμων και των μορίων, των κύριων δομικών λίθων της χημείας, καθιστώντας δυνατή την εις βάθος κατανόηση των χημικών φαινομένων και συμβάλλοντας στην πρόοδο των χημικών επιστημών. Παραδείγματος χάρη, η μηχανική παρέχει τα απαραίτητα εργαλεία για την κατανόηση της μοριακής κινητικής και των δυνάμεων που τη διέπουν, ενώ η θερμοδυναμική ερμηνεύει τη ροή ενέργειας και τις μεταβολές κατάστασης που συνοδεύουν τις χημικές αντιδράσεις. Η κβαντική, με τις αρχές της για τη συμπεριφορά των ατόμων και των ηλεκτρονίων, εξηγεί τη δομή των μορίων, τη φύση των χημικών δεσμών και τη συμπεριφορά της ύλης σε ατομικό επίπεδο , προσφέροντας έτσι το θεμέλιο για την κατανόηση και την πρόβλεψη των χημικών ιδιοτήτων. Ακόμη και το γεγονός ότι η χημεία χαρακτηρίζεται ως επιστήμη της αναλογίας, της απλής μεθόδου των τριών, ανάγεται στην κβάντωση της ύλης (1 άτομο, 2 άτομα, 3 άτομα κ.λπ.) και του ηλεκτρικού φορτίου (1e, 2e, 3e κ.λπ.). Η πυρηνική εξετάζει τις μεταβολές που λαμβάνουν χώρα στον πυρήνα των ατόμων και τον ρόλο τους σε φαινόμενα όπως η ραδιενέργεια, η πυρηνική σύντηξη και η σχάση. Μαζί, όλοι αυτοί οι κλάδοι συνθέτουν ένα ενιαίο πλαίσιο γνώσης που ενοποιεί τη φυσική με τη χημεία, ανοίγοντας τον δρόμο για πρωτοποριακές ανακαλύψεις από τη βασική έρευνα έως την εφαρμοσμένη τεχνολογία.