结构化学所阐述的是物质的微观结构以及宏观性能之间的相互关系，科学上将它定义为：结构化学是在原子、分子水平上研究物质分子构型与组成的相互关系，以及结构和各种运动的相互影响的化学分支学科。
结构化学又是一门实验科学，它是直接应用多种近代实验手段对分子静态、动态结构和静态、动态性能进行测定。
结构化学的主要研究内容包括：
（1）它要从各种已知化学物质的分子构型和运动特征中，总结出物质结构中所体现的各种规律。
（2）还要从理论上对物质的结构进行解释，如为什么原子会结合成为分子，原子是按照怎样的规律，以一定的量的关系结合成为数目众多的、形形色色的分子，以及在分子中原子相互结合的各种作用力方式和分子中原子相对位置的立体化学特征。
（3）结构化学还要说明某种元素的原子或基团在不同的微观化学环境中的各种结构特征，如价态、电子组态、配位特点等。
在结构化学的定义中，我们可以看到，除了研究物质的微观结构外，结构化学还要阐明物质的各种宏观化学性能和各种宏观非化学性能与微观结构之间的关系及其规律性。而做出这种研究的方法，即在这个基础上不断地运用已知的规律性，设法合成出具有更新颖、结构特点更不寻常的新物质，然后在化学键理论和实验化学相结合的过程中创立出新的结构化学理论。与此同时，还应该建立新的阐明物质微观结构的物理和化学的实验方法。
为了能够更好地认识化学物质，结构化学与其他的化学分支一样，一般都是从宏观到微观、从静态到动态、从定性到定量等，按各种层次来更精确地认识客观的化学物质。
结构化学在研究的过程中采用的基本思维方法是演绎和归纳。