Biokimia
Kebangkitan biokimia diawali dengan penemuan pertama molekul enzim, diastase, pada tahun 1833 oleh Anselme Payen. Tahun 1828, Friedrich Wöhler menerbitkan sebuah buku tentang sintesis urea, yang membuktikan bahwa senyawa organik dapat dibuat secara mandiri. Penemuan ini bertolak belakang dengan pemahaman umum pada waktu itu yang meyakini bahwa senyawa organik hanya bisa dibuat oleh organisme. Istilah "biokimia" pertama kali dikemukakan pada tahun 1903 oleh Karl Neuber, seorang kimiawan Jerman. Sejak saat itu, biokimia semakin berkembang, terutama sejak pertengahan abad ke-20, dengan ditemukannya teknik-teknik baru seperti kromatografi, difraksi sinar X, elektroforesis, RMI ("nuclear magnetic resonance", NMR), pelabelan radioisotop, mikroskop elektron, dan simulasi dinamika molekular. Teknik-teknik ini memungkinkan penemuan dan analisis yang lebih mendalam berbagai molekul dan jalur metabolik sel, seperti glikolisis dan siklus Krebs. Perkembangan ilmu baru seperti bioinformatika juga banyak membantu dalam peramalan dan pemodelan struktur molekul raksasa.
Kimia organik fisik
Ahli kimia organik menggunakan dasar matematika kinetika kimia untuk mempelajari laju reaksi dan mekanisme reaksi. Tidak seperti termodinamika, yang berkaitan dengan stabilitas relatif produk dan reaktan (ΔG°) dan konsentrasi kesetimbangannya, studi tentang kinetika berfokus pada energi bebas aktivasi (ΔG) -- Perbedaan energi bebas antara struktur reaktan dan struktur keadaan transisi—dari sebuah reaksi, dan oleh karena itu memungkinkan ahli kimia untuk mempelajari proses kesetimbangan. Rumusan yang diturunkan secara matematis seperti Postulat Hammond, Prinsip Curtin-Hammett, dan teori keterbalikan mikroskopis sering diterapkan pada kimia organik. Ahli kimia juga telah menggunakan prinsip kendali termodinamika versus kinetik untuk mempengaruhi produk reaksi.