Kemia on tutkimus atomeista, molekyyleistä ja niiden tekemistä vuorovaikutuksista, joita kutsutaan kemiallisiksi reaktioiksi. Atomisidosten katkeamisen ja muodostumisen myötä erilaiset yhdisteet muuttuvat uusiksi yhdisteiksi, joko tuottavat tai kuluttavat energiaa prosessissa. Energiaa voi vapautua lämmön tai valon muodossa, kuten tulipalon tai räjähdyksen yhteydessä. Hyödyntämällä sitä, mitä tiedemiehet tietävät kemiallisista reaktioista, voidaan valmistaa kemikaaleja, joilla on hyödyllisiä ominaisuuksia.
Sana on peräisin vanhemman termin “alkemistin” slängitermistä. Nykykemian uskotaan yleensä alkavan 17 -luvulla, näkyvästi Robert Boylen kokeilujen ja kirjoitusten myötä. Boyle muotoili Boylen lain, jonka mukaan kaasun lämpötila ja tilavuus liittyvät toisiinsa.
Toinen tärkeä virstanpylväs oli massan säilyttämisen teoria, jonka kehitti Antoine Lavoisier vuonna 1783. Lain mukaan massaa ei synny tai tuhoudu kemiallisessa reaktiossa – jos joku polttaa tukin suljetussa astiassa, säiliö painaa täsmälleen yhtä paljon kuten ennen reaktiota, vain se muuttuu tuhkaksi. Lavoisieria pidetään usein modernin kemian isänä, koska hän on pyrkinyt popularisoimaan kemiaa ja tekemään siitä helpommin tavallisen ihmisen saatavilla.
Toinen valtava virstanpylväs alan kehityksessä oli John Daltonin atomiteorian muotoilu noin vuonna 1800. Atomiteorian mukaan aineet koostuvat pienistä yksittäisistä yksiköistä, joita kutsutaan atomeiksi ja jotka yhdistävät toisiaan atomisidosten kautta. Sitoutuneiden atomien aggregaatiota kutsutaan molekyyliksi. Atomit ja molekyylit muodostavat lähes kaiken, mitä ihmiset voivat nähdä, ja ovat vuorovaikutuksessa läheisesti energian kanssa, usein sähkömagneettisen säteilyn muodossa. Pian huomattiin, että sähkömagneettista säteilyä voi vapautua, kun atomit siirtyvät alemman energian tilaan.
Nykyään kemia on olennainen osa sivilisaatiota. Sitä käytetään lähes kaiken valmistamiseen, ja kemiallinen käsittely on kaikkialla läsnä ja kuluttaa suuren osan ihmiskunnan kokonaisbudjetista. Kemian insinöörinä työskentely on yksi eniten palkitsevista tieteellisistä ura-alueista.