化学专业重视学生综合素质和创新能力的培养，按照“厚基础、宽口径”的原则组织教学。学生在校期间除了系统地学习化学学科的基础理论和基本技能外，还学习英语、数学、物理、计算机、生物、环境、材料和化工等相关学科的知识。化学类的主干课程有：无机化学、有机化学Ⅰ、有机化学Ⅱ、有机化学Ⅲ、分析化学Ⅰ、分析化学Ⅱ、物理化学Ⅰ、物理化学Ⅱ、物理化学Ⅲ、结构与谱学Ⅰ、结构与谱学Ⅱ、结构与谱学Ⅲ等。

化学系本科设立化学专业，分别按普通班、求是科学班和强基班三类进行培养。普通班按生环化地大类招生，大一确认主修专业，旨在培养具有扎实基础理论、娴熟实验技能、宽广学科视野的，拥有批判性思维、创新性意识、国际性竞争能力的，以天下为己任的学术领袖和行业精英；竺可桢学院求是科学班（化学）每年招20人，旨在培养化学基础学科专业的国际学术领军人才；强基计划（化学）从2020年开始招生，旨在培养具有扎实数理基础，掌握坚实化学专业知识，拥有良好创新意识与宽阔国际视野，具有较强实验动手能力、沟通能力和领导能力，能够在新材料、新能源、先进制造等关键领域从事科学研究、技术开发与生产管理等方面工作的复合型领军和创新人才。“求是科学班（化学）”和“强基计划（化学）”是化学卓越人才培养的两种不同模式，两者均充分利用优质教学资源进行特殊培养，均重视教育国际化，但后者更注重为关键领域培养高素质专业领军人才，主要采用“3+1+X”本博培养模式。

本专业毕业生的研究生升学率为三分之二左右，一般进入国内重点高校、中科院和境外知名高校等继续深造。其他毕业生可在高等学校、科研单位、政府部门、高科技公司和大中型企业从事与化学、精细化工、材料、能源、环境、生物技术等相关的教学、科研、开发和管理工作。