物理化學的研究方法除必須遵循一般的科學方法，由于研究對象的特殊性，還有其特殊的研究方法，一般分為熱力學方法，統計力學方法，量子力學方法，化學動力學方法。

（1）熱力學方法

從很多質點構成的客觀體系為研究對象，以熱力學第一定律和第二定律為基礎，經過嚴密的邏輯推理，建立了一些熱力學函數，用來解決化學反應的方向和平衡，以及能量交換問題。在處理問題時采取宏觀的辦法，不需要知道體系的微觀運動，不需要知道變化細節(jié)，只需知道起始和終了狀態(tài)，通過宏觀熱力學量的改變就可以得到許多普遍性結論。采取熱力學方法研究化學平衡，相平衡，反應熱效應，電化學等都非常成功。結論可靠，是研究化學的最基本方法。

（2）統計力學方法

從單個或少數粒子的運動規(guī)律來推斷大量粒子所組成的體系規(guī)律，把構成宏觀體系的各個微粒的運動做出一定的模型進行統計處理，從而解釋宏觀現象，從而認識其微觀性質。例如：氣體壓力是一個宏觀可測量，從微觀角度看，它是大量分子與器壁碰撞后動量改變的統計平均結果。統計力學的方法把大量粒子構成的體系的微觀運動和宏觀表現聯系起來，根據分子的性質計算宏觀熱力學性質，使我們加深對熱力學定律的認識。

（3）量子力學方法

量子力學與經典力學完全不同。構成分子的電子和原子核不遵從經典力學而服從量子力學規(guī)律。能量有一個很小單位。量子化物質具有波粒二象性，遵守薛定諤方程，用來研究分子內電子的運動規(guī)律醫(yī)\學教育網搜集整理。

（4）化學動力學方法

主要研究反應速率和機理。任何反應總是通過分子間的瞬時接觸交換能量或傳遞電子而完成的，過去由于實驗手段的限制，人們很難追蹤分子反應的細節(jié)，只能從總體上了解反應速率，得到動力學方程式來解釋一些反應的規(guī)律，這屬于客觀反應動力學。近十幾年來，實驗手段的提高，激光器和大型計算機的應用，能夠檢測到百萬分之一秒，甚至10-12秒的反應速度。許多快速反應，化學異構，光分解都可以進行測量。還可以設計成單個分子的碰撞，來檢測產物，使研究水平達到了分子級，形成了分子反應動力學。