Основним завданням кафедри теоретичної хімії є навчання студентів хіміків, здатних проводити дослідження в різних галузях сучасної теоретичної хімії. Навчальний процес і наукові дослідження в пріоритетних галузях сучасної хімії, основні напрямки діяльності відділу. З 1994 р. кафедрою керує кандидат хімічних наук доц. А.М.Жолновач. На сьогоднішній день на ній працюють професори В.О.Стародуб, В.О.Черановський, доценти А.В. Кравченко, А.П. Краснопьорова, Ю.М. Хорошевський, А.В.Чорний, ст.викладачі Д.В. Зіолковський, О.Б. Бобок, П.В. Єфімов, Т.М. Стародуб. На кафедрі продовжують розвиватися кілька наукових напрямків. Теоретичні дослідження сильно корельованих електронних систем, як наноструктурованих магнітних матеріалів (проф. В. О. Черановський). Це дослідження грунтується на поєднанні аналітичних і чисельних методів квантової хімії твердого стану та квантової теорії низькорозмірного магнетизму. Деякі незвичайні низькотемпературні властивості наноматеріалів з ланцюговими і східчастими магнітних підрешітками були передбачені. Синтез і дослідження низькорозмірних молекулярних кристалів та синтетичних металів (проф. В. А. Стародуб, доц. А. В. Кравченко, к.х.н. Д. В. Зіолковський, С. В. Вітушкіна). Це високоанізатропні молекулярні тіла, що мають унікальні електрофізичні властивості - синтетичні метали, надпровідники і напівпровідники. Крім синтетичних робіт, проводяться дослідження цих незвичайних сполук із застосуванням квантово-механічних розрахунків і широкого спектру фізичних методів дослідження та реалізуються аспекти їхнього практичного використання. Ці роботи ведуться за участі відомих наукових центрів Західної Європи – Інституту молекулярної фізики ПАН, м. Познань, Польща, Університету Йожефа Шафарека, Кошице, Словаччина. Розробка методів дослідження і практичного використання хемосорбційних процесів на основі іонообмінних матеріалів (доц. Ю. М. Хорошевський). На базі підходу до дослідження рівновагі в розчинах низькомолекулярних електролітів, який було розроблено і розвинуто М.П.Комарем і його школою, розробляються і удосконалюються методи дослідження і практичного використання хемосорбційних рівноваг для іонообмінних матеріалів. Дослідження процесів сольватації і комплексоутворення в розчинах (доц. О.М.Жолновач, доц.А.П.Краснопьорова, доц.А.В.Чорний, П.В.Єфімов). В даному напрямі розвиваються експериментальні та теоретичні методи визначення транспортних і термодинамічних властивостей розчинів. Крім того проводиться політермічне дослідження розчинності, термодинамічних характеристик іонів, їх рухливостей та асоціації в неводних і змішаних розчинах. Здійснюються теоретичні розрахунки і моделювання ефектів іонної сольватації та асоціації. Розроблено методи вивчення впливу середовища на процеси комплексоутворення іонів з макроциклічними лігандами та їх аналогами. Важливим напрямком роботи кафедри є навчально-викладацька робота. Сьогодні кафедра забезпечує такі курси як «Квантова хімія», «Координаційна хімія», «Фізичні методи дослідження», «Квантова біохімія», «Вступ до фаху». Ці курси викладають визнані фахівці в означених галузях - проф. В. О. Стародуб, проф. В. О. Черановський, доц. А. В. Кравченко. Кафедра повністю забезпечує спеціалізацію студентів 4 та 5 курсів “Хімічний контроль навколишнього середовища” та частково нову спеціалізацію “Комп’ютерна хімія і молекулярний дизайн”. Іншим напрямком навчальної роботи є підготовка студентів нехімічних спеціальностей із загальної та неорганічної на біологічному, геолого-географічному, екологічному, радіофізичному факультетах та на факультеті фундаментальної медицини. Колективом кафедри видано більше 10 підручників, численні навчальні посібники. Опубліковано статті в престижних журналах. Проф.В.О.Черановський, проф. В.О.Стародуб та доц. А.В.Кравченко неодноразово виборювали міжнародні та державні гранти на наукові дослідження.