理論化學研究所成立于1978年6月中科院理論物理研究所，是從事理論化學領域各主要方向基礎研究的專業研究所。 1985年，理論化學研究所成為中國科學技術大學首批對外開放的研究所之一。 首批創新項目試點單位之一。 2002年2月中科院理論物理研究所，在理論化學研究所的基礎上成立中國科學技術大學跨學科理論研究中心。 2004年12月被批準為中國科學技術大學、第三世界科技大學獎學金學者培訓基地。 2008年創建中國科學技術大學理論化學前沿重點實驗室。
理論化學研究所是國務院學位委員會批準的第一批博士學位授予單位。 1994年，理論化學專業在全省研究生化學學科質量評估中名列全省第一。 1998年、2000年被評為中國科學技術大學博士生重點培養點。 2011年“理論化學”學科被評為中國科學技術大學重點學科，2012年被評為數學一級學科人才培養點。 目前已培養博士研究生350余人，碩士研究生130余人，每年招收研究生約130人。其中已結業研究生400余人。
共有5人獲得歷年省級優秀博士學位論文，共有12人獲得中國科學技術大學歷年優秀博士學位論文，共有9人獲得中國科學技術大學歷年優秀博士學位論文歷年榮獲中國科學技術大學教授獎，形成了一支相對穩定的后備人才隊伍。
我院理論化學專業涵蓋的研究方向廣泛，主要包括：粒子化學與量子場論、超弦理論與場論、引力論與宇宙學、核理論、統計數學與復雜系統、理論生物化學、收斂態理論、量子化學與量子信息、量子混沌。
熱忱歡迎有志于理論化學研究的優秀青年報考我所研究生！