武汉大学化学专业是该校的王牌专业，排名在国内一直是前五名，与清华大学、北京大学、南开大学、浙江大学等名校并列。该专业属于化学与分子科学学院，是武汉大学强基专业，拥有多所国家级重点实验室和多位院士，其学科科研水平与教学质量非常高，拥有硕士博士学位授予权以及博士后工作站。
学院化学学科为国家“双一流”重点建设学科。拥有化学、应用化学2个本科专业，4个硕士学位授权点，2个博士学位授权点，并设有博士后科研流动站。
本科专业设置包括：
化学基地班（国家基础科学研究与人才培养基地班）：
培养具有坚实广博的化学基础知识、基本理论、化学实验技能，具备化学科学研究能力，获得交叉学科科学研究、高新技术开发研究、计算机应用基础的基本训练，富有创新精神，综合素质高的精英人才。
应用化学：
重在将化学的基本原理和知识应用于国民经济和社会发展的各个相关领域，包括材料、能源、石油、化工、环境、资源、人口、医药、农药等。培养具有坚实的化学基础知识、基本理论、基本实验技能、相关的工程技术知识和计算机应用能力，获得基础研究和应用基础研究方面的科学思维和科学实验训练、具有良好科学素养的高级专门人才。
材料科学与技术试验班：
培养厚基础、宽口径的复合型交叉人才，要求学生较系统地掌握材料科学的基本理论和技术，具备材料化学相关的基本知识和实验技能，能在材料科学与工程及与其相关的领域从事研究、教学、科研开发及相关管理工作的高级专门人才。
此外，学院还办有“中法化学本硕连读班”，该班学生从本学院各专业新生中选拔，旨在充分利用国内外优质教育资源，培养适应国际发展需求的复合型人才。
毕业生可通过推荐免试或考试形式攻读硕士学位或硕博连读；也可以在科研部门、高等学校、高科技部门从事科研和教学工作，在化工、环保、食品、医药、冶金等部门从事应用研究、科技开发等工作，在国家机关、海关、商检、公检法、金融、税务等部门从事管理和技术工作。