Die chemische Struktur gibt den Aufbau auf molekularer oder ionischer Ebene eines einheitlichen (homogenen) Stoffes wieder. Sie gibt an, wie Atome, Atomgruppen, Ionen und Bindungen bzw. freie Elektronenpaare räumlich angeordnet sind. Im Einzelnen beschreiben die Konstitution, Konfiguration und Konformation den Aufbau molekularer und ein Kristallgitter den Aufbau ionischer Verbindungen. Zu ihrer Darstellung werden verschiedene chemische Formeln und Modelle, wie Kalottenmodelle oder Kugel-Stab-Modelle, verwendet. Information über die Struktur einer Verbindung ist oft, entsprechend den Regeln der chemischen Nomenklatur, auch in ihrem Namen enthalten. Moderne Datenbanken arbeiten hingegen mit eindeutigen Strukturcodes wie InChI, SMILES oder WLN. Mit der Aufklärung der chemischen Struktur beschäftigt sich die Strukturchemie.