Η πυρηνική χημεία αποτελεί ιδιαίτερο κλάδο των λεγομένων «πυρηνικών επιστημών», της οποίας κύριο αντικείμενο έρευνας και μελέτης είναι τα χημικά φαινόμενα που σχετίζονται με τον ατομικό πυρήνα.

Κύρια θέματα του αντικειμένου της επιστήμης αυτής είναι οι χημικές αντιδράσεις που ακολουθούν τα καθαρά πυρηνικά φαινόμενα, δηλαδή τις πυρηνικές αντιδράσεις, (πυρηνική σχάση, πυρηνική σύντηξη), όπως επίσης η χημεία θερμών ατόμων, η μελέτη των ισοτόπων και των φαινομένων τους, η χημεία των ραδιενεργών στοιχείων (φυσικών και τεχνικών), η μελέτη μεθόθων χημικής ανάλυσης των προηγουμένων (πυρηνική αναλυτική χημεία), μέχρι ακόμη και η μελέτη των μεθόδων και τεχνικών της ραδιοχρονολόγησης.