化学系下设无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学与物理五个研究所，对应五个传统二级学科。

此外还设有纳米与材料化学、化学生物学、有机电子学、理论化学和超分子化学五个交叉学科和一个实体的基础分子科学中心。

清华大学化学系有专业，化学分子量专业，材料与化工技术专业，化工原理分析专业