Ква́нтовая хи́мия, раздел теоретической химии, в котором строение и свойства химических соединений, их взаимодействие и превращения в химических реакциях рассматриваются на основе представлений и с помощью методов квантовой механики. В. Гейзенберг (1926) впервые провел расчет атома гелия; В. Гайтлер и Ф. Лондон (1927) на примере молекулы водорода дали квантовомеханическую интерпретацию ковалентной связи.
Их подход нашел развитие в работах Дж. Слейтера (1931) и Л. Полинга (1931) и получил известность, как метод валентных связей. В этот же период Ф. Хунд (1928), Р. Малликен (1928), Дж. Леннард-Джонс (1929), Э. Хюккель (1930) заложили основы метода молекулярных орбиталей. Одновременно появились и основополагающие работы Д. Хартри (1927) и В.А. Фока (1930), создавших метод самосогласованного поля, а также работы Дж. Слейтера (1929-1930) по математическим основам метода конфигурационного взаимодействия. Х. Бете (1929) и Дж. ван Флек (1932-1935) разработали теорию кристаллического поля, развитие которой привело к созданию теории поля лигандов, нашедшей применение в координационной химии. На начальных этапах развития квантовой химии были введены в химию понятия: гибридизация атомных орбиталей, s- и p-связи, трехцентровые связи, спин-орбитальное взаимодействие, электроотрицательность атомов, порядки связей, индексы реакционной способности. Были установлены корреляции вычисляемых характеристик со свойствами вещества, а также с его поведением в химических реакциях, развита качественная теория реакционной способности молекул. В 1960-е годы был сформулирован и разработан принцип сохранения орбитальной симметрии в химических реакциях (правила Вудворда-Хофмана). К основным направлениям квантовой химии относятся: изучение влияния электронной корреляции (взаимной обусловленности движений всех электронов атомной или молекулярной системы как целого) на свойства молекул в различных состояниях и на особенности взаимодействия молекул между собой; изучение связи различных типов движений в молекулах и установление специфики состояний и свойств, в которых эта связь играет определяющую роль; получение и накопление данных высокой точности по свойствам молекул; развитие теории колебательных и колебательно-вращательных спектров молекул, анализ колебательного движения при сильном возбуждении многоатомных молекул, переход к локальным колебаниям. Результаты квантово-химических расчетов совместно с данными, получаемыми методами теоретической физики, используют в материаловедении для направленного создания материалов с заданными электрическими и магнитными свойствами сплавов, органических полупроводников, композиционных материалов.