Computationele chemie is een deelgebied van de scheikunde dat zich richt op het oplossen van scheikundige vraagstukken met behulp van computers. Het gaat daarbij voornamelijk om de structuur en eigenschappen van moleculen en vaste stoffen. Men vertaalt de resultaten van de theoretische chemie naar computerprogramma's om deze eigenschappen te berekenen en interpreteren. Voorbeelden van de berekende eigenschappen zijn: structuur, energie en interactie-energie, lading, dipool- en multipoolmoment, trillingsfrequenties, reactiviteit en spectroscopische eigenschappen en de werkzame doorsnede bij botsingen met andere deeltjes.
De term computationele chemie wordt ook gebruikt om wetenschapsgebieden aan te duiden waarin een overlap is tussen informatica en scheikunde, hoewel daarvoor de term chemoinformatica sterk in opkomst is. Het berekenen van de verdeling van elektronen in moleculen is een van de belangrijkste activiteiten in de computationele chemie.