Archer John Porter Martin, Richard Laurence Millington Synge – Nobel 1952), rentgenografię strukturalną (Rosalind Franklin i Dorothy Crowfoot Hodgkin – Nobel 1964), spektroskopię NMR (Robert Sanderson Mulliken – Nobel 1966 i Richard R. Ernst – Nobel 1991) mikroskopię elektronową (Aaron Klug – Nobel 1982).
Teoretyczna chemia kwantowa Bardzo obiecującym kierunkiem badań, mającym znaczące zastosowanie np. w przemyśle farmaceutycznym, jest teoretyczna chemia kwantowa. Zajmuje się ona samymi podstawami chemii i jej celem ostatecznym jest możliwość precyzyjnego przewidywania własności fizycznych, chemicznych i biologicznych związków chemicznych, głównie na podstawie ich struktury elektronowej. Badania na tym polu były bardzo długo traktowane podejrzliwie przez społeczność chemików i wiele z kluczowych osiągnięć nie zostało nigdy docenionych Nagrodą Nobla. Dopiero w 1998, za wieloletnie badania w tej dziedzinie Nagrodą Nobla zostali uhonorowani Walter Kohn i John A. Pople. Jednym z ważniejszych historycznie polskich wkładów w zbliżenie się chemii praktycznej oraz chemii teoretycznej były prace z 1968 roku Kołosa i Wolniewicza dotyczące energii dysocjacji (rozerwania wiązania) cząsteczki wodoru.