一是原子層次的化學，其中包括核化學，放射化學，同位素化學，s、p區元素化學，d區元素化學，4f區元素化學，5f區元素化學，超5f元素化學，單原子操縱和檢測化學等。
第二是分子片層次的化學。原子只有110餘種，但分子數已超過3000萬種。因此有必要在原子和分子之間引入一個「分子片」的新層次。分子片(molecular fragment)這一名詞是由霍夫曼(Hoffmann)首先提到的。盧嘉錫教授提出的「活性元件」和「元件組裝」理論，柯瑞(Corey)在計算機輔助有機合成中提出的「合成子」的概念，也是分子片的一種形式。高分子化學中的單體，蛋白質中的胺基酸，DNA中的4種鹼基，也可認為是一種分子片。
在21世紀，應該開展分子片化學的研究，其內容應包括：分子片的定義，分子片的價(valence),分子片的高精度從頭計算，分子片接軌成分子的理論算法，分子片的電負性、酸鹼性、親電和親核性、氧化還原活性序列，分子片的周期律，分子片的實驗組裝法，分子片試劑，分子片的自組裝，功能分子片(如染料分子的生色團，藥物分子的活性基團)的發現和基本規律的研究等。這些研究對於分子設計會有很大幫助。
第三是分子層次的化學。分子是一個可以獨立存在，具有一定化學特性的物質微粒。惰性氣體原子He、Ne,Ar,Kr、Xe、Rn可以生成單原子分子。其他元素的分子則是由2個或多個原子通過共價鍵或共價配鍵連接起來的。高分子，生物大分子，自由基，準分子(即分子的激發態，過渡態，吸附態等)和帶電荷的分子離子都屬於分子的範疇。現已合成3000多萬種分子和化合物。通常把它們分為無機、有機和高分子化合物。但近年來合成的眾多化合物，如金屬有機化合物，元素有機化合物，原子簇化合物，金屬酶，金屬硫蛋白，富勒烯，團簇，配位高分子等很難適應老的分類法。21世紀將研究分子的多元分類法，如按照分子片結合方式和生成的分子結構類型分類，先分為0維，1維，2維，3維分子，0維分子再用(nxcπ)來分類，其中n表示分子片數，x與價電子數有關，c是分子內成環的數目，π是π鍵的數目。
第四是超分子層次的化學。超分子是2個或2個以上分子通過非共價鍵的分子間作用力結合起來的物質微粒。這些分子間作用力包括範德華引力，各種不同類型的氫鍵，疏水一疏水基團相互作用，疏水一親水基團相互作用，親水一親水基團相互作用，靜電引力，極化作用，電荷遷移，分子的堆積和組裝，位阻和空間效應，等等。相對於共價鍵而言，分子間作用力研究得很不夠，是今後要重視的方向。
因此，高分子如聚乙烯等是分子，因為他們是以共價鍵結合起來的。DNA、蛋白質等生物大分子也是分子，配位化合物、簇合物、C60、碳納米管等都是分子。但通常的液態水是聚合體(H2O)n,它是超分子，因為HO與H2O之間，是以氫鍵結合的。環糊精(y-CD)是一個分子，形似花盆，它的尺度略大於C6的直徑，可以把C包進去，生成1:1和2:1的超分子。愛滋病毒HIVP是一個生物大分子，其活性部位形似環糊精，大小與C60十分接近，它們可以形成超分子，達到抑制HIVP的目的。這就是在生命科學中非常重要的受體和給體化學，抗體和抗原化學，鎖和鑰匙化學。
第五是生物分子層次的化學，其中包括生物化學，分子生物學，化學生物學，酶化學，腦化學，神經化學，基因化學，生命調控化學，藥物化學，手性化學，環境化學，生命起源，認知化學，從生物分子到分子生物的飛躍等。
第六是宏觀聚集態的化學，其中包括固體化學，晶體化學，非晶態化學，流體和溶液化學，等離子體化學，膠體化學，界面化學等。
第七是介觀聚集態的化學，其中包括納米化學，微乳化學，溶膠一凝膠化學，軟物質化學，膠團一膠束化學，氣溶膠化學等。
第八是複雜分子體系的化學，其中包括分子材料，分子器件(如分子開關，分子探針),分子晶片，分子機器(如分子計算機)等。
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