Keemiline struktuur tähendab aatomite ruumilist paigutust molekulis. Keemilise struktuuri kirjeldamisel kasutatakse mõisteid, nagu struktuurivalem, molekulaarne geomeetria, elektronkonfiguratsioon, kristallstruktuur.
Molekulide keemilise struktuuri määramiseks kasutatakse mitmesuguseid spektroskoopia meetodeid: