화학공학은 자연현상에 관한 화학, 물리학 및 수학 등의 기초과학 지식을 인류 문명의 이기를 위해 응용하여 산업화하는 학문이다.

특히 화학공학은 핵심조작이 화학반응인 공정의 설계, 건설 및 조업과 관련이 있는 학문으로 인접 학문인 공업화학, 재료공학, 섬유공학, 생물공학, 식품공학, 환경 공학 등에 공학적인 기초 원리를 제공함과 동시에 이들의 학문적 발전에 선도적 역할을 담당하고 있다.
화학공학은 정유 및 석유화학 공업을 비롯하여 합성섬유, 합성고무, 플라스틱, 정밀화학공업(의약, 종약, 염료, 안료, 도료, 접착제, 고무 첨가제, 촉매, 사진 감광 재료 등) 유지, 세제, 펄프, 제지, 식품, 산 알칼리, 비료, 요업, 화학 등 산업분야의 중추적 역할을 하고 있는 화학공업뿐만 아니라 환경, 에너지 등 중요 분야에 대한 연구와 개발을 목표로 하는 학문분야이다.
화학공학은 특히 화학, 수학 등의 기본 지식을 활용하여 제조화학 또는 공정공학의 체계적인 구명과 합리적 해석을 추구한다. 이것을 규명하는 근본적인 방법의 일환으로 화학공장에 공통적으로 사용되는 반응과 장치를 중심으로 특정한 화학 반응을 다루는 단위공정, 이보다 빈도가 더 높은 물리적 처리를 다루는 단위조작, 반응기의 설계와 해석을 다루는 단위조작, 반응기의 설계와 해석을 목표로 하는 반응공학 등을 공부한다.


화학공학은 천연자원으로부터 인간의 생활에 필요한 제반 물질을 만드는 화학, 물리 및 생물공정의 개발, 설계, 운전 및 관리 운영을 연구하는 학문이다.

특히 최근에는 에너지, 환경, 생물화 공학, 공정 시스템, 고분자 및 전자재료의 프로세싱 등을 포함한 종합 공학의 성격을 띤 학문으로 화학공학에 기초를 둔 화학 공업은 국가 기간산업으로서 국민 문화 수준과 생활척도를 좌우하는 중요한 역할을 하고 있다.
화학공학은 종합학문으로서 그 응용분야의 폭이 매우 넓어서 아직도 미개척지로 남아있거나, 산업발달에 따라 요구되는 생물화공, 신공정, 유기 및 무기 신소재, 정밀화학, 공정의 자동화, 대체 · 청정에너지 등의 첨단 분야를 포함하는 새로운 연구 분야가 끊임없이 창출되고 있다.

향후 인류의 나아갈 길을 비추어 보면, 과학과 인류 문명의 발달에 따라 새로운 화학공학 기술의 개발과 발전이 요구되는 바 화학공정의 미래는 앞으로도 매우 밝다.