一、傳統分類的方法
如果按照傳統的分類方法，根據一級學科、二級學科和三級學科的層次進行分類，則可得到如下的學科體係：
（一級學科）（二級學科）（三級學科）
在上述分類中，所列出的二級學科和三級學科，其中的每一學科都還可以再繼續進行分類，例如無機化學、有機化學都可以再分。依此類推，如此下去就可以得到猶如樹枝般的龐大的化學學科體係。所以，人們把這種分類方法稱為樹枝式分類法。
二、現代分類的嚐試
近幾年來，美國化學家戴維·瓊斯就現代化學的分類又提出了新方案。他將整個化學科學分為五大領域：
（1）構成化學；（2）反應化學；
（3）物理化學；（4）理論化學；
（5）應用化學。
瓊斯認為，構成化學主要是研究化學物質的組成、結構和性能，包含了以往結構化學和分析化學的研究內容。如果其研究對象是純物質，那麼構成化學實質上就是結構化學，其任務是找出分子中原子的類型和空間排列，以及化學鍵的種類；如果其研究對象是混合物，實際上就是以往分析化學所研究的內容。他還認為，反應化學是一種製作新型物質的藝術，即：使原料在一定條件下進行反應，或者用各種能（如熱、光、電等）來處理這些原料製取新物質。他提出，物理化學的任務則是尋求物質的物理性質同化學性質的關係，並揭示分子的接收能量的方式等；理論化學主要是闡釋原子形成分子的機製，分子之所以具有某些結構、化學鍵、能級和反應性能的原因等；應用化學是利用上述四種學科的知識，使原料發生化學作用，製成人們需要的物質。
此外，還對化學科學做了其它不同的分類。例如，同樣是把化學分作五大類，然而具體內容卻有很大差異，如分為：（1）分析化學，（2）合成化學，（3）結構與性能化學，（4）化學動力學，（5）理論化學（量子化學）。而美國《化學文摘》則分為（1）生物化學，（2）有機化學，（3）大分子化學，（4）應用化學，（5）物理化學及分析化學等五大類。還有日本《科技文獻速報》則分為（1）物理化學，（2）分析化學，（3）無機化學，（4）有機化學，（5）高分子化學等五大類。
還有一些學者把化學分成了更多分支學科，例如分成六大類：（1）結構、性能與鑒定化學，（2）合成化學，（3）化學動力學，（4）液態、固態與表麵化學，（5）理論化學，（6）核化學。還有人分成八大類：（1）結構、性能與鑒定化學，（2）合成化學，（3）化學動力學，（4）液態、固態與表麵化學，（5）理論化學，（6）核化學，（7）儀器化學，（8）熱力學。
山西大學張家治教授於1983年提出了一個多層次的化學分類係統。他堅持以物質運動形式作為科學分類的基礎，並依據分類的連續性原則和發展性原則，對以往的化學分類進行揚棄與綜合，提出了下列分類係統：
類別第一層次第二層次第三層次
表中的宇宙化學、地球化學和海洋化學是與化學的六大類直接相關的綜合性化學學科。它們在分類時既不能同左邊的六大類並列，也不能劃歸到六大類的某一層次。它們是縱貫於六大類學科中的綜合學科，所以把它們單獨排在分類係統表的右側。
上述不同的化學學科分類表明，國內外化學界都在努力尋求一個合理的分類方案，以便對化學科學體係能有一個更係統、更深入的認識。
我國著名化學家、北京大學徐光憲教授曾經指出，正確運用化學分類方法進行合理分類，還可以促進新學科的形成。例如化學中使用萃取方法雖然已有100多年的曆史，但其真正的發展是在20世紀的40年代。當時，由於發展原子能要求高純度的鈾元素，才促進了萃取方法的迅速發展。後來，人們又通過對越來越複雜的萃取體係進行正確的分類才在50～60年代形成了新興分支學科萃取化學。這說明，對某些化學研究的內容不斷地進行正確分類，深入研究，就可以促進新學科的形成。又如，人們對絡合物進行分類，把它們分為Werner型絡合物和非Werner型絡合物，進而再把werner型絡合物分為多核絡合物和原子簇等等，從而能夠對絡合物進行分門別類的深入研究，進而促成了絡合物化學分支學科的形成。
化學發現的分類
人類在認識自然界化學運動規律的過程中不斷有所發現和發明。但是，應當怎樣係統地、有效地認識越來越多的化學發現和發明？這就需要對化學發現和發明進行分類研究。為此，不少化學家正在不斷進行探索，例如俄羅斯著名化學哲學家凱德洛夫就曾做出了傑出貢獻。我國學者也做了不少工作，例如對化學元素發現進行的分類等等。
通常認為，可以把化學發現分為兩大類。第一類是依照正常認識進程得到的發現（以字母N表示）；第二類是依照非正常認識過程得到的發現（用N表示）。
一、常規認識進程的發現
這一類化學發現又可以分為經驗性發現（E）和理論性發現（T）。
經驗性發現，是指查明新化學事實的發現，或尚沒有能夠對它進行理論解釋的新發現，例如，1896年貝克勒耳偶然發現的放射現象等。
理論性發現（T）則比較複雜一些。它可以分成四種類型。（1）T1代表一般歸納總結的發現，是利用邏輯歸納法對經驗性材料進行的簡單理論總結。例如18世紀拉瓦錫運用歸納方法中的求同法總結出燃燒和呼吸離不開氧氣的規律，用差異法歸納出“無氧則物質不能燃燒”和“無氧則生物不能呼吸而窒息死亡”的結論等；（2）T2表示綜合性理論總結的發現，例如1869年元素周期律的發現，是門捷列夫對他從事的同晶現象、比容、原子價以及原子量之間的關係等四個不同方麵的研究成果進行理論綜合後誕生的。又如人們進而把門捷列夫周期律同19世紀末物理學家發現的倫琴射線及放射現象聯係起來後，由於把不同領域的知識加以理論融合，從而發現了位移定律和原子序數，進一步揭示了周期律的本質；（3）T3是理論解釋的發現，主要是對觀察和實驗所得到的化學現象的本質的推測。最初是以假說的形式出現的，後來經過實驗檢驗而轉化為定律或理論。這些假說可能是對某些過去已發現事實的解釋，例如1902年盧瑟福和索弟由於對1896年發現的放射現象解釋而提出了化學元素蛻變，從而推論出衰變的第一定律，等等；（4）T4是以理論預見的驗證結果出現的，這種發現有的是對理論預見的直接驗證，有的則是通過對其演繹結論的證實。前者如1894年瑞利和拉姆塞預見了過去凱文迪什發現的大氣氮和化學氮存在密度差的原因，是由於空氣中含一個比氮密度大的未知元素。他們正是在檢驗這種預見時從實驗中發現了氬。又如1897年瑪麗·居裏預見了放射性元素的存在，經過研究後，果真在1898年發現了鐳。後者如門捷列夫在周期表中預見了某些元素的存在，後來通過實驗，果然被一一發現，從而證實了預見的正確性。
二、非常規認識進程的發現
這一類化學發現（）都具有理論性質。它們是在克服了認識真理進程中出現的障礙而獲得的。由於障礙不同，這一類化學發現又可以分為以下幾類：
（1）TⅠ是克服一般障礙作出的發現，包括克服保守思想作出的發現，如元素蛻變的發現是克服了原子不可分的舊觀念後發現的；阿累尼烏斯電離理論的建立是克服了陳舊的溶液概念後才成功的。
（2）TⅡ是克服具有特殊障礙（錯誤認識）而作出的發現，即人們在克服了認識真理過程中的錯誤認識後獲得的發現。一般把這種發現又分為α、β、γ、三種：TⅠα是找到了被錯誤所割裂開的物質的同一性而作出的發現。例如19世紀中葉弗蘭克蘭利用金屬同有機化合物反應合成烴，得到了所謂的“二甲基”（CH3—CH3）。而另一些人則通過還原乙醇（C2H5OH）獲得了所謂“氫化乙基”（C2H5—H）。到了19世紀60年代德國化學家肖萊馬證明了碳的四個原子價都一樣，從而確認所謂“氫化乙基”與“二甲基”實際上都是乙烷（C2H6）。這一發現把原有的兩種錯誤認識“同一”了；TⅡ是通過對被混為一談的事物進行區分而作出的發現。例如17世紀中葉以前，化學家們總是把僅有一種相同特性的不同物質歸為一類。如把可燃性的物質都歸為“硫”，把具有揮發性的物質都歸為“汞”，把可溶性物質都歸為“鹽”。直到1661年波義耳指出，僅根據物質的一個共同特性就把它們混為一談是錯誤的。他提出隻有在兩種物質的所有特性都完全相同時，它們才是真正同一的。這才使人們對千差萬別的物質逐步區分開來，認識了各自的本質；TⅠ是由於改變了物質之間或過程之間被錯誤確定的關係而作出的發現。這類發現往往能引起化學領域的革命，所以極為重要。如拉瓦錫在確認普利斯特列發現的氧之後，提出了燃燒的氧化理論，將燃素論所確立的所有化學關係全顛倒過來。燃燒不再被看成是分解反應，而確認為是可燃物與氧的化合反應。這樣，拉瓦錫就把被燃素論者顛倒了的整個化學又重新正立起來。
可以看出，這一大類科學發現都是超越正常認識進程的發現。今後隨著科學技術的不斷進步和化學工作者的認識向更高階段發展，這類發現的作用領域也可能會逐步縮小。
三、綜合認識進程的發現
第一類和第二類化學發現的綜合，則構成了整個化學的發現，例如人類對化學元素的發現就是如此。人類至今已發現的109種化學元素的發現方法分類如下：
1.古代（17世紀中葉以前）人們在實踐中發現或使用的元素。如碳、金、銀、銅、錫、鉛、硫、砷、鐵、汞、鋅、鎳、銻和鉍。
2.化學科學實驗興起以後，運用實驗方法發現的元素。從1640年到1789年間發現的元素有磷、鈷、鉑、錳、氧、氮、氫、鉬和鎢。
3.分析化學發展起來以後，運用分析化學手段分析礦石發現的元素。從18世紀末到19世紀初發現的元素有鈾、鋯、鈦、釔、鈰、鉻、鈹、鍗、硒、铌、鉭、鋨、銥、鈀、釷、鎘、釩、鑭、鉺、鋱、釕。
4.發明了電池之後，從19世紀起運用電化學方法發現的元素。有鉀、鈉、鈣、鎂、鋇、鍶、硼、氯、碘、鋰、矽、溴、鋁和氟。
5.利用光譜分析方法發現的元素。從1860年起，運用光譜分析方法發現的元素，如銫、銣、鉈、銦、氦和氬。
6.元素周期律建立以後，人們運用歸納-演繹法提出科學預見而發現的元素。有镓、鐿、鈧、鈥、銩、鏑、鑥、釤、釓、鐠、釹、銪、鍺、氪和氙。
7.由於放射性現象的發現而導致的天然放射性元素的發現。從1898年居裏夫人開始，先後發現了釙、鐳、鏷、錒、氡。
8.由於研究原子結構而發現的元素有鉿和錸。
9.20世紀以來由於運用核物理方法而導致的的人造元素的發現。先後製出了锝、鉕、砹、鈁、鎿、鈈、镅、鋦、錇、鐦、鎄、镄、鍆、锘、鐒，以及尚未統一中文譯名的104至109號元素。
綜上可見，隨著化學科學的不斷發展，化學科學體係的日益龐大複雜，化學分類的必要性也在逐步增強。可見，如何進行化學分類是人們在研究和學習化學進程中極其重要的一環。