La chimie théorique, outil incontournable pour le développement de la chimie au XXI ème siècle, apporte un éclairage précieux sur de nombreux travaux expérimentaux. Elle permet de représenter, d'interpréter et de prédire des phénomènes à l'échelle moléculaire. Elle fournit en permanence des développements méthodologiques qui permettent de repousser les limites de son applicabilité, aussi bien en termes de dimension des systèmes étudiés que de leur complexité physico-chimique. Elle exploite au mieux les développements des ordinateurs dont la puissance augmente sans cesse. L'évolution de la chimie théorique a été marquée par 8 Nobel de physique et 8 Nobel de chimie dont le dernier en 2013. La place centrale qu'elle occupe dans le paysage de la recherche académique et industrielle, se traduit par la présence presque systématique d'une équipe de modélisation-simulation au sein des laboratoires de recherche en chimie. Cette chimie par le calcul, complémentaire de la chimie par la manipulation de produits, comporte une partie conceptuelle qui associe les modèles et leur transcription sous forme de logiciels et une partie numérique s'appuyant sur des moyens de calcul. Les modèles ainsi que les méthodes développées pour les rendre opérationnels, sont exposés dans cette contribution car on ne peut pas apprécier la résolution d'un problème sans connaître l'outil avec lequel on le traite. Parmi les applications nous verrons comment sont combinées et gérées précision et complexité dans un parcours allant des petites molécules isolées, aux systèmes les plus complexes que la modélisation est capable de traiter aujourd'hui. La chimie se consacre à l'étude des molécules : elle s'attache à les identifier, à connaître leurs propriétés et à comprendre leur évolution soit par réaction soit par modification de leur structure interne. Les molécules étant formées par association d'atomes, eux-mêmes constitués de noyaux et d'électrons, nous avons à considérer d'une part la structure électronique définissant l'état global du système (état fondamental ou excité) et d'autre part les mouvements des noyaux donnant lieu à la dynamique interne (conformation et spectroscopie) ou à la dynamique réactionnelle (réaction chimique). Un large panorama des possibilités actuelles de la chimie théorique est présenté allant des atomes aux biomolécules comptant plusieurs milliers d’atomes.