La ciencia que quizá está más profundamente afectada por la física es la química. Históricamente, la química empezó siendo casi exclusivamente lo que ahora llamamos química inorgánica, la química de las sustancias que no están asociadas con los seres vivos. Se necesitó mucho trabajo analítico para descubrir la existencia de los diversos elementos y sus relaciones: cómo se forman los diversos compuestos relativamente simples encontrados en las rocas, la tierra, etc. Esta química primitiva fue muy importante para la física. La interacción entre las dos ciencias fue muy intensa porque la teoría de los átomos estaba apoyada en gran medida en experimentos de química. La teoría de la química, o sea, de las propias reacciones, estaba resumida en gran medida en la tabla periódica de Mendeleiev, que revelaba muchas relaciones extrañas entre los diversos elementos; y fue la colección de reglas acerca de qué sustancias se combinaban con cuáles, y cómo, lo que constituyó la química inorgánica. Todas estas reglas fueron finalmente explicadas por la mecánica cuántica, de modo que la química teórica es de hecho física. Por otra parte, debe resaltarse que se trata de una explicación en teoría. Ya hemos discutido la diferencia entre conocer las reglas del juego de ajedrez y ser capaz de jugarlo. Por eso podemos conocer las reglas y no ser capaces de jugar muy bien. Resulta que es muy difícil predecir exactamente lo que sucederá en una reacción química dada; en cualquier caso, la parte más profunda de la química teórica debe terminar en la mecánica cuántica.
Existe también una rama de la física y la química que fue desarrollada por ambas ciencias a la par, y que es extraordinariamente importante. Se trata de los métodos estadísticos aplicados a situaciones para las que existen leyes mecánicas, lo que con propiedad se denomina mecánica estadística. En cualquier situación química están implicados un gran número de átomos, y hemos visto que todos los átomos están agitándose de una forma muy aleatoria y complicada. Si pudiéramos analizar cada colisión y ser capaces de seguir en detalle el movimiento de cada molécula, quizá podríamos calcular lo que iba a suceder, pero los enormes números necesarios para seguir la pista a todas estas moléculas superan tan abrumadoramente la capacidad de cualquier ordenador, y ciertamente la capacidad del cerebro, que se hacía necesario desarrollar un método para tratar con situaciones tan complicadas. La mecánica estadística es entonces la ciencia de los fenómenos del calor, o termodinámica. La química inorgánica, como ciencia, está ahora reducida esencialmente a lo que se denominan química física y química cuántica; la química física para estudiar las velocidades a las que tienen lugar las reacciones y lo que está sucediendo en detalle (¿cómo chocan las moléculas?, ¿qué fragmentos se desprenden primero?, etc.), y la química cuántica para ayudar a entender lo que sucede en términos de las leyes físicas.
La otra rama de la química es la química orgánica, la química de las sustancias que están asociadas con seres vivos. Durante un tiempo se creyó que las sustancias que están asociadas con seres vivos eran tan maravillosas que no podían fabricarse artificialmente a partir de materiales inorgánicos. Esto no es cierto en absoluto: son simplemente las mismas sustancias fabricadas en la química inorgánica, aunque ahora estén implicadas disposiciones más complejas de átomos. La química orgánica tiene obviamente una relación muy estrecha con la biología que le suministra sus sustancias, y con la industria; y además, mucha química física y mucha mecánica cuántica pueden aplicarse a los compuestos orgánicos tanto como a los inorgánicos. Sin embargo, los principales problemas de la química orgánica no radican en estos aspectos, sino más bien en el análisis y la síntesis de las sustancias que se forman en sistemas biológicos, en seres vivos. Esto conduce imperceptiblemente, paso a paso, hacia la bioquímica, y luego a la propia biología, o la biología molecular.