Kemia on aineen koostumusta, ominaisuuksia ja muuttumista tutkiva tiede.[1][2] Kemia luokitellaan luonnontieteisiin[3] ja se tutkii pääasiassa alkuaineiden ja niiden muodostamien yhdisteiden, kuten molekyylien, rakennetta ja käyttäytymistä sekä etsii keinoja molekyylien tunnistamiseksi ja valmistamiseksi.[4][5] Alkuaineiden varsinainen koostumus – atomit ja alkeishiukkaset – kuuluvat sen sijaan fysiikan aihepiiriin.[6] Kemian tutkimuksessa keskitytään kemiallisiin reaktioihin ja kemiallisiin sidoksiin; alkuaineita ei voida jakaa tai muuttaa toiseksi aineeksi kemiallisissa prosesseissa.[7][8] Kemia ja fysiikka kuitenkin hyödyntävät osin samoja konsepteja, kuten esimerkiksi kemiassa huomioidaan energia ja massa kemiallisia reaktioita tarkasteltaessa.[9]
Kemiantutkimuksen tuloksia ovat esimerkiksi muovit, maalit, lääkkeet, lannoitteet, polttoaineet, pesuaineet, räjähteet ja metalliseokset. Kemiantuotteilla on ollut suuri merkitys modernin yhteiskunnan materiaalisen perustan mahdollistamisessa esimerkiksi lannoitteiden ja polttoaineiden myötä ja erilaisia kemiantuotteita varten on syntynyt niitä jalostava kemianteollisuus. Kemia mahdollistaa erilaisten ihmisille hyödyllisten aineiden tuottamisen ja nykyään tämä tuotanto on järjestäytynyt kustannustehokkaaksi teollisuustuotannoksi. Tavallisesti tällöin on kyse prosessiteollisuudesta, jossa hyödynnetään kemiallisten käsittelyvaiheiden lisäksi myös fysikaalisia käsittelyvaiheita. Ilman kemiaa esimerkiksi öljyn jalostaminen bensiiniksi ei olisi mahdollista. Kemia jaetaan viiteen alaan: orgaaniseen kemiaan, epäorgaaniseen kemiaan, fysikaaliseen kemiaan, analyyttiseen kemiaan ja biokemiaan.