化學專業是研究物質的組成，成分和變化的學科。化學脫胎於中世紀的鍊金術，是一門實驗的學科。化學當然有理論方面的研究，然而現代化學從1773年走到今天，隨著各種新分支的產生，純粹的化學理論研究相對於整個學科而言已經不足10%，無論是從人數上還是經費上。所以化學這個名詞總是與實驗聯絡在一起的。化學與物理學，生物學和地理學有著密切的聯絡，被譽為中心科學。 美國化學專業一般設在文理學院下面，常見的分支包括：生物化學(Biological Chemistry)，無機化學(Inorganic Chemistry)，有機化學(Organic Chemistry),物理化學(Physical Chemistry)和分析化學(Analytic Chemistry)等。對本科和研究生而言，小方向的選擇區別並不是太大。下面是對博士生在方向選擇上的一些區別：
生物化學：
這個放在第一個說主要是因為很多人想申然而又很難進。雖然幾乎是個學校就有，而且opening也不少，但是競爭依然很激烈，這個主要來自於多方面的申請人，首先雖然老美不太愛跟中國人競爭理科博士，然而相對而言，生化是他們比較感興趣的方面相對輕鬆，乾淨而且就業情況容易一些;其次，就是來源於生物系的一幫申請人了，畢竟分子以及細胞生物學的方向的本科生人數眾多，而他們角逐生化這個方向並不比學化學的人差多少沒辦法，誰叫生物的病毒，微生物，製藥方向的競爭有在這個方向之上呢?總不能讓他們都去讀植物動物吧?所以綜合以上，這個方向的申請難度就大大增加了。當然下定決心就讀本方向的同學也可以發現這個方向有一個好處，無論是學分析的還是學有機的甚至是物化的，都能夠在這個方向上找到一定程度上match的導師，再加上生化幾乎化學專業的都會學，研究的起點也相對容易一點，所以在門檻這個環節，這個專業還是稍有優勢的。
藥物化學：
這裡需要區分一下指的是Medical Chemistry，或者Pharmaceutical Chemistry，有機之中做Natural Product暫時不歸位此類。這個方向的競爭激烈程度也不低，但是比起上面會好一些，學習藥物首先的要求就是在合成上，實際上化學專業申到本方向的也多是做有機的同學們，但是申請的情況來說肯定難於有機，基本上Pharmaceutical Chemistry單獨列出來的學校是很少的，比如Wisconsin的藥學全美第二，但是該校也是列出的Pharmaceutical Science Division，其實也是生物以及化學的.學生一起競爭。
分析化學：
這個也不是一個好對付的，但是原因跟前面的不一樣，分析在美國並不是很熱門的分享，所以競爭也不激烈，但問題是有分析的學校實在是太少了，而且像UNC CH這樣的學校還不怎麼找中國人，平均一年不到一個，好不容易找到招收中國人的學校，因為一般分析的faculty人不多，除了像Purdue這樣稍微大點的，能湊足10個人就不錯了，所以意味著研究方向也不一定全。故對於美國大學排名尚有要求的同學，這個方向就不是很合適了，總不能選三五所學校就申請了吧? 不過相對而言，電分析方向算是分析化學中相對容易申請的，而且可以選擇學校也比較多的分支，UT Austin的電化學中心也是非常impressive。
無機化學：
無機化學不算很難，但也不太容易，牛人拿到牛offer的情況比較正常，也有北大年級倒數幾名女生，拿到CMU offer的爆冷例子，當然此人的口語較好，同時去了美國face to face面了一把;當然還有同樣是北大GPA 3.5國內無機大牛Prof. Yan牛推一封, 被一堆學校狂面然後狂拒的情況，換句話說，這個方向不太好申，因為計算的時候比較多，面試出現技術問題不好回答，附帶可以再補充一下，就北大飛躍上的情況看來，有一個數學雙學位對於申請這個方向是有明顯好處的。
有機化學：
這個是申請的熱門方向，重點說一些，本方向跟物化方向幾乎囊括了7成左右的飛友。申請有機有幾個優勢：首先有機對於數理的要求不高，這裡高數拿七八十分，同時對數學物理方法，離散數學，線性代數等課望而生畏的同學們可以選擇這個方向。其次，有機也是比較好上手的，有機理論課和有機實驗一般學得早，基本上學完之後就可以進實驗室打雜聽組會了，基本上動手能力還成的同學都可以搞的定。再次，有機化學基本上是所有大學化學專業必有的，同時也是較大的分支，當然西北這樣的異類除外，所以選校選老闆還是比較好選的，套磁基本上亦可以做到撒大網總能網到一兩條魚這樣。所以這個方向也是爆冷專業戶，每年幾乎都有背景較弱的學生最後鯉魚躍龍門。有機化學的就業也很不錯，幾乎有機畢業的學生都是各大製藥公司，化妝品公司，食品公司等等爭搶的物件。最後有機的競爭還不算很激烈，特別是有機的女生…在有機組的女生大多都是被師兄師弟們供著的存在，所以話說回來，有機還是一個很好的選擇，儘管比較累，也比較髒，味兒也比較大。
物理化學：
如果前面那個是為實驗能力強，數理比較弱的學生準備的話，那麼物化針對的正好是它的反面，一般而言，物化組很少接受大學三年級以下的本科生進組，同時往往進組之後也有一段相對較長的適應期或者說學習期。但是無論怎樣物化也是一個競爭不那麼激烈的方向，很好理解連中國學化學的都不太扛得住的數理要求，對於絕大多數的美國本土學生而言是何等的nightmare。最後附帶一提，物化將是將來打算做一個faculty的學生的首選，特別是打算回國做faculty的同學，在現在國內重視影響因子，重視paper的環境下，最容易發表高IF論文的物化無疑將是通向professor相對容易的道路。