Parte della chimica fisica che studia le relazioni tra proprietà chimiche e proprietà magnetiche delle sostanze, dal punto di vista sia dell’analisi qualitativa e quantitativa sia dello studio della struttura. Le grandezze che vengono comunemente misurate sono l’induzione, la magnetizzazione, la permeabilità e la suscettività. Gli studi magnetochimici si sono rivelati molto efficaci per le sostanze organiche; particolarmente fruttuose sono state le ricerche condotte per la determinazione della configurazione chimica di sostanze diamagnetiche. In base ad analisi sistematiche condotte su un gran numero di casi la suscettività molare di un composto è risultata linearmente dipendente dalle suscettività atomiche degli atomi che lo formano, con una costante additiva dipendente dalla natura dei legami fra gli atomi. Così, conoscendo la composizione, si può stabilire la struttura più attendibile di un composto fra quelle possibili; in base a misure di suscettività di monomeri e relativi polimeri si possono anche ricavare informazioni sul grado di polimerizzazione.
Le determinazioni di suscettività magnetica sono molto usate in chimica organica anche per scopi analitici quali, per es., il controllo del grado di impurezze paramagnetiche in matrici diamagnetiche. Importanti applicazioni del paramagnetismo si hanno inoltre nello studio dei composti di coordinazione degli elementi di transizione, che derivano il loro paramagnetismo da anelli elettronici incompleti. Quando uno ione metallico forma un composto di coordinazione in alcuni casi mantiene la propria struttura elettronica, mentre in altri casi questa si modifica sia per la ridistribuzione nei diversi livelli degli elettroni dello ione stesso sia per l’apporto di elettroni da parte delle molecole o ioni coordinati. Le misure magnetiche sui composti possono fornire informazioni sul numero di elettroni non accoppiati e quindi dei legami che si formano fra ione centrale e molecole o atomi coordinati.