Chemia obliczeniowa – dziedzina chemii teoretycznej, która stosuje programy do modelowania molekularnego implementujące metody chemii kwantowej do rozwiązywania rzeczywistych problemów chemicznych, takich jak przewidywanie właściwości fizyko-chemicznych cząsteczek; izolowanych lub w układach ponadcząsteczkowych. Przykładami właściwości fizycznych, które można przewidywać metodami chemii obliczeniowej są struktura cząsteczek (geometria molekularna – sposób ułożenia atomów w cząsteczce, w tym także symetria cząsteczkowa), energia całkowita cząsteczki, energie oddziaływań międzycząsteczkowych, ładunki, momenty dipolowe i momenty multipolowe wyższego rzędu, częstotliwości oscylacji (aktywne w podczerwieni, widma Ramana) i inne właściwości spektroskopowe, reaktywność, przekroje aktywne na zderzenia z innymi cząstkami i wiele innych. Czasami terminem chemia obliczeniowa określa się obszar wspólny dla nauk komputerowych i chemii. Największą poddziedziną chemii obliczeniowej jest teoria konfiguracji elektronowej.