Die physikalische Chemie gliedert sich in die Bereiche Allgemeine Physikalische Chemie, Theoretische Chemie und Komplexe molekulare Systeme:

• Prof. Dr. Ralf Ludwig
• Prof. Dr. Björn Corzilius
• Prof. Dr. Joachim Wagner 
• Prof. Dr. Klaus Boldt

Im Fokus der Forschung stehen Flow- und Titrationskalorimetrie, thermophysikalische Eigenschaften ionischer Flüssigkeiten (Schwerpunktprogramm Ionische Flüssigkeiten), Grenzflächenspannung, Untersuchungen zum Phasengleichgewicht komplexer fluider Mischungen, insbesondere reaktive flüssige Gemische, gaschromatographische Phasenanalyse, Dampfdruckmessungen sowie Viskosimetrie flüssiger Mischungen. Ab initio-Berechnungen von H-Brücken-gebundenen Molekülkomplexen und chemischer Gleichgewichte tragen zum physikalisch-chemischen Verständnis bei.