يتميز قسم الكيمياء بكلية العلوم التطبيقية في جامعة أم القرى بوجود عدد كبير من أعضاء هيئة التدريس الذين يتمتعون بالقدرة البحثية والطاقة الإبداعية، حيث يواصلون أعمالهم البحثية المتميزة والثرية في مجالات الكيمياء المختلفة لتوظيف البحث العلمي لخدمة المجتمع. ومن أهم تلك المجالات ما يلي:
يقوم الباحثون في هذا المجال البحثي بتحديد أفضل الطرق والملائمة للبيئة وصحة الإنسان لتحضير المركبات العضوية الجديدة ذات التطبيقات الواعدة، ودراسة تركيبها وتفاعلاتها المختلفة وخواصها الهامة؛ مثل الخواص الطيفية ودراسة تطبيقاتها المتميزة في مختلف المجالات الصناعية والطبية. أيضاً يقومون بعمل أبحاث ودراسات لاقتراح ميكانيكيات التفاعلات المختلفة، وإجراء الدراسات الفيزيائية الهامة على العديد من التفاعلات. ومما لا شك فيه أن هذا المجال البحثي هو الأوسع والأكثر تداخلاً مع جميع المجالات الأخرى في الكيمياء الحديثة.
تتناول الأبحاث في هذا المجال دراسات في مجال الكيمياء الكهربية المتقدمة وتطبيقاتها في الحفز الكهروكيميائي على الأقطاب المعدلة، وأيضاً تطوير خلايا الوقود كأحد مصادر الطاقة المتجددة، ودراسة تآكل ومنع تآكل الفلزات. بالإضافة إلى دراسات متقدمة في حركية التفاعلات الكيميائية وكيمياء السطوح وكيمياء الحفز المتجانس وغير المتجانس، واستخدام تقنية النانو في مختلف تطبيقات الكيمياء الفزيائية. ويولي الباحثون أهمية خاصة للدراسات النظرية المتقدمة (كيمياء الكم والكيمياء الحاسوبية) لدورها الهام للتنبؤ وتفسير العديد من العمليات والخواص الكيميائية وربطها بالنتائج التطبيقية.
يهتم الباحثون في هذا المجال بتصميم وتحضير المتركبات الفلزية والمركبات العضو معدنية وتوصيفها بأحدث الطرق التحليلية والطيفية المتنوعة. كما يهتمون بدراسة تطبيقاتها الصناعية الهامة في تكنولوجيا النانو وعلوم المواد والحفز المتجانس وغير المتجانس. أيضاً دراسة نشاطها البيولوجي وتطبيقاتها العلاجية في مجال الأدوية وخصوصاً نشاطها كمضادات للسرطان والميكروبات المتنوعة. وذلك بالإضافة إلى اهتمام الباحثين في هذا المجال بتطبيقات كيمياء الكم للتأكد من تركيب المركبات غير العضوية محور اهتمامهم والتنبؤ بنشاطها وخواصها البيولوجية والطبيعية المختلفة.
يتجه الباحثون في هذا المجال إلى أجراء الدراسات التحليلية والإحصائية لتطوير وتطبيق أحدث الأجهزة والقياسات في جميع المجالات مثل تقدير العناصر الفلزية في عينات بيئية حقيقية، وكذلك تقدير العقاقير المختلفة سواءً في المستحضرات الدوائية أو العينات البيولوجية ودراسات الجودة للمنتجات والدراسات البيئية لتحديد نسب التلوث في العينات المختلفة. أيضاً تحديد ووصف أفضل الطرق لإعداد وتجهيز العينات الصلبة والسائلة والغازية في صورة تناسب القياسات المطلوبة.