La química nuclear es la rama de la química que tiene que ver con la radiactividad, con los procesos y propiedades nucleares.
Es la química de los elementos radiactivos tales como los actínidos, radio y radón junto con la química asociada con el equipo (tales como los reactores nucleares), los cuales son diseñados para llevar a cabo procesos nucleares. Esto incluye la corrosión de superficies y el comportamiento bajo condiciones tanto esto universal es como anormales de operación (un ejemplo de este último es durante un accidente nuclear). Un área importante es el comportamiento de los objetos y materiales después de ser dispuestos en un depósito de desechos nucleares o un sitio de eliminación de desechos.
Incluye el estudio de los efectos químicos como resultado de la absorción de radiación dentro de los animales, plantas y otros materiales. La química de radiación controla gran parte de la biología de radiación ya que la radiación tiene efectos en los seres vivos a un nivel molecular, para explicarlo de otra forma, la radiación altera los bioquímicos dentro del organismo, la alteración de las biomoléculas cambian la química que ocurre dentro del organismo; es así como este cambio en la bioquímica puede generar un resultado biológico. Como resultado, la química nuclear asiste de manera significativa a la comprensión de tratamientos médicos (tales como cáncer, radioterapia) y ha permitido que estos tratamientos sean mejorados.
Incluye el estudio de la producción y uso de fuentes radiactivas para cierta gama de procesos. Esto incluye radioterapia en aplicaciones médicas, el uso de trazadores radiactivos dentro de la industria, ciencia y medio ambiente y el uso de la radiación para modificar materiales tales como polímeros.[1]​
También incluye el estudio y uso de procesos nucleares en áreas no radiactivas de la actividad humana. Por ejemplo, la espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN) es comúnmente utilizada en síntesis de química orgánica, fisicoquímica y para análisis estructural en química macromolecular.