物理化学的主要理论支柱是热力学、统计学和量子力学。热力学适用于宏观系统，量子力学适用于微观
系统，统计力学则为二者的桥梁。原则上用统计力学方法能通过个别分子、原子的微观数据来推断或计算物质的宏观现象。
物质通常呈气、液或固三种聚集状态。物质的任一均匀状态均称为相。物理化学主要研究物质的相变及
化学变化，可统称为物理化学变化。
研究物质的化学变化及相变化，主要是研究变化的可能性和变化的速率这两个基本问题。所谓变化的可
能性指的是一定条件下变化可能进行的方向，以及变化可能达到的限度。一定条件下物质变化的限度是该条件下的平衡状态，简称平衡状。物质总是向着平衡的方向变化，达到平衡态就达到了变化的限度。所以研究可能性问题归根结底就是研究平衡问题。化学热力学的主要任务就是研究物质变化引起的能量转化及变化可能性问题，亦既平衡问题。
一定条件下有一定的平衡态，条件改变时平衡态也要改变。研究变化可能性，实际是研究条件改变前后
平衡态之间变化的可能性。所以经典热力学研究的可能性问题并不涉及变化所需的时间，若想知道变化所需的时间，就必须再研究变化的速率，而化学反应的速率问题则属于化学动力学的研究范畴。
为了进一步揭示物质变化的内在原因，还需要从微观角度研究分子、原子结构及微观粒子的运动规律，
这就属于结构化学及量子化学问题。所以物理化学由热力学、化学动力学和结构化学三部分组成。结构化学根据不同专业的不同要求而单独设课，它不包括在本课程内。
