مهمترین کاربردهای مهندسی شیمی در پزشکی را می‌توان به چهار گروه زیر تقسیم کرد:

1 سیستمهای کنترل انتقال دارو: در بیشتر این سیستمها با استفاده از محملهای بسپاری سرعت آزاد شدن دارو در بدن، بهینه و اثرهای نامطلوب جانبی کاهش داده می‌شود و در موارد ویژه دارو در نقاط عمل متمرکز می‌گردد.

2 اندامهای مصنوعی بدن: این اندامها نوع اول جایگزین عضوی در بدن شده و همواره بیمار هستند که از آن جمله می‌توان دریچه قلب مصنوعی، شنتهای گوناگون و لنزهای چشمی را نام برد. نوع دوم دستگاههایی هستند که وظیفه یک اندام خاص در بدن را انجام می‌دهند.

3 مهندسی بافت ساختارهایی از بدن: شامل پنج شاخه، کشت سلول در بدن، ساخت بافتهایی از بدن، ساخت پوست در زیست واکنشگاه، پوشش دادن اندامهای مصنوعی و مدل کردن رفتارهای سلولی است.


4 مدلسازی بدن: با مدل کردن بدن می‌توان پدیده‌هایی را که در بدن رخ می‌دهند شناسایی کرده، عاملهای بسیاری از بیماریها را تعیین کرده و روشهای درمان مؤثری را ارایه داد. همچنین یافتن مدلی برای رفتارهای طبیعی بدن در بیشتر موارد مبنای ساخت اندامهای مصنوعی می‌شود.

زیرشاخه های شیمی دارویی:

• شیمی آلی دارویی، میان‌رشته‌ای از شیمی آلی و شیمی دارویی است که بیشتر بر سنتز داروهای آلی متمرکز است.
• شیمی معدنی دارویی، میان‌رشته‌ای از شیمی معدنی و شیمی دارویی است که در آن با استفاده از ترکیبات فی مخصوصاً فات واسطه، به درمان بیماری‌ها پرداخته می‌شود.
• زیست‌شیمی دارویی، میان‌رشته‌ای از زیست‌شیمی و شیمی دارویی است که به برهم‌کنش‌های شیمیایی میان دارو و سیستم زیستی می‌پردازد.
• شیمی‌فیزیک دارویی، میان‌رشته‌ای از شیمی‌فیزیک و شیمی دارویی است که به بررسی خواص فارماکوکنیتیکی و فارماکودینامیکی داروها می‌پردازد.
• شیمی سرطان، میان‌رشته‌ای از سرطان‌شناسی و شیمی دارویی است که بر ساخت داروهای ضدسرطانی تمرکز دارد.