化学家通常从研究具有类似性质的物质开始。它们可能在任何地方都能找到，但许多具有生物活性的化学物质存在于动植物中。一旦某物被确定具有某种有趣或有用的特性（它在某种程度上使事情变得更好），化学家就会寻找其他可能以类似方式起作用的分子。他们首先找出分子中哪些原子以及它们是如何排列的——它们连接到哪些其他原子，它们如何连接，以及它们形成什么样的形状。这是基于像每个原子有多少电子、质子和中子这样的东西，这决定了它们如何连接，以及原子有多大，以及其他属性。
一旦化学家弄清楚了原子的种类和方式，他们就会寻找其他在原子和形状上非常相似，但略有不同的分子，看看这些新的组合或形状是否可能产生有用的类似效果。在相同的组合中具有相同的原子，但形状不同的分子被称为异构体，而一些化学过程和（尤其是）生物过程不能以相同的方式使用这些不同的异构体。异构体-维基百科。
并非所有这些分子都来自植物，或者其他分子。理论化学家研究原子的性质，并思考如果原子以不同的方式连接在一起，或以不同的量连接在一起，或以不同的结构连接在一起会发生什么。可以看到哪些差异？它是有益的还是有害的？它有用吗？我能用这个赚钱吗？要实现这些差异需要什么——不同的温度、压力、电场或磁场？这是否会对做出这些改变的安全或容易程度产生影响？
人们已经制造或发现了一些非常有趣和有用的化学物质，因为我们对原子如何组合以及它们为什么以那种特殊的方式组合在一起有了更多的了解。即使化学家发现或制造了一种不能立即发挥作用的化学物质，它也可能提供有价值的信息，为如何制造有用的产品提供线索。
