本书为化学“101计划”核心教材，旨在总结过去100多年物理化学的突破性进展，兼顾经典理论与新的学科发展，力争系统、定量、与实验紧密结合。全书分上、中、下三篇，共18章。
上篇（第一至六章）为基本理论，旨在建立超多分子系统理论框架。第一章从分析相互作用标度入手，引入能量，并介绍原子、分子的能量量子化。第二章探索量子统计热力学基本思路，定义熵与温度，完成超多分子系统理论三个基石性变量的引入。第三章建立正交量子自由度的统计热力学方法，基于不同类型自由度的能级结构构建基态能、热能和熵计算方法。第四章分析宏观热现象，探讨以热力学第一定律为基础的热力学的实质与意义。第五章建立可逆过程和宏观平衡态概念，热力学第二定律的平衡态表述及两种互补的定量表达。第六章建立可逆过程热力学，在宏观外源自由度之外引入内禀自由度，为化学热力学做准备。
中篇（第七至十二章）以溶液为中心建立分子物质观。第七章以上篇建立的理论框架为依托，重新审视分子间相互作用。第八章讨论纯态超多分子系统的热力学性质，以气态性质为参考系，全面描写纯液态的性质。第九章和第十章讨论溶液的形成、基本性质、溶液与多相混合物，建立溶液的基本函数（活度系数）。第十一章和第十二章集中讨论表面与胶体，力图建立与整个超多分子系统理论框架一致的表面化学图像。
下篇（第十三至十八章）研讨化学变化。第十三章从化学热力学平衡开始，利用平衡态热力学讨论化学变化的极限水平，讨论分子在不同稳定电子态上分布与浓度化学平衡常数的同质性。第十四章向非平衡态热力学过渡，建立线性非平衡态热力学基本方程，研究超多分子系统（特别是溶液）中输运过程。第十五章和第十六章利用热力学第二定律不等式引入时间之矢，在局域非平衡态理论基础上建立化学动力学框架。第十七章和第十八章反映21世纪人类对能源的特殊兴趣，以上面所建立的超多分子系统理论框架研讨两个能源化学主要课题，即电化学与光化学。
本书可作为高等学校理工类专业（特别是化学、材料、高分子、环境、化工等）物理化学课程教材，也可供相关专业研究生、科研人员参考使用。
