学院设置的本科专业有：化学、应用化学，各专业招生均按国家基础科学研究与人才培养化学基地班大类进行。
进校后，学生先经过阶段性学习，此后不同时间段，学院将结合本人意愿、择优选拔，进行相关专业分流，选拔“拔尖学生培养试验计划——弘毅学堂化学班”，“中法化学4+1本硕连读班”、“化学生物学试验班”、“材料化学试验班”，并且，分流、选拔是多次的、动态的。
近几年，本科毕业生，以推荐免试或自主考试的方式，在国内名校或中科院继续攻读硕士或硕博连读者达50%，到美欧名校深造者近30%，学院即拥有化学一级学科博士学位授予权，七个硕士学位授权点，并设有博士后科研流动站。
本科毕业生也可以直接到药品、食品、医疗、能源、环保、冶金等行业从事应用研究、科技开发，到能源、食品药品监督、质检、海关、医疗卫生、环保、安监、公检法等部门从事管理和技术工作，到高等学校、科研院所从事管理、教学、研究等工作。
化学专业为国家级特色专业、湖北省品牌专业，旨在培养具备化学基础知识和基本实验技能，科学研究能力强的高级专门人才。
主要专业必修课程有：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、结构化学、化工基础、高分子科学概论、基础实验、合成实验及表征实验等。
专业选修课程包括配位化学、高等有机化学、中级物理化学、生物无机化学、波普分析、分离科学、合成化学、生物有机化学、统计热力学、化学动力学、界面化学、高分子化学、高分子物理、综合化学实验、当代化学等。
应用化学专业为湖北省品牌专业，旨在培养具备化学基本知识和技能、相关的工程知识和技术，应用研究能力强的高级专门人才。
主要专业必修课程有：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、结构化学、化工原理，基础化学实验、综合化学实验等。
专业选修课程包括精细化学品化学、应用电化学、材料化学、分离科学与技术导论、能源化学、化学信息学、化工过程开发与工艺设计、当代化学等。
化学生物学试验班运用化学的理论、方法解决生物学中的问题，利用生物学的原理、技术以及新发现、新成果来解决化学中的难题。
旨在培养具备化学、生物学基本知识和实验技能，科学研究能力强的复合型高级专门人才。
主要学科方向基础课程有：无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、生物化学、生物无机化学、生物有机化学、分子生物学、细胞生物学、化学生物学、化学基础实验、分子生物学实验、细胞生物学实验等。
材料化学试验班与物理学院合作办学，旨在培养系统地掌握材料科学的基本理论和技术，具备材料化学相关的基本知识和实验技能，科学研究能力强的复合型高级专门人才。
主要学科方向基础课程有：高等数学、普通物理、理论物理、有机化学、无机化学、分析化学、物理化学、结构化学、高分子科学与工艺、材料化学、材料物理等。
拔尖学生培养试验计划——弘毅学堂化学班旨在为国家培养化学学科创新型拔尖人才；在全校新生中选拔20人左右组成，实行动态管理，鼓励本硕博连读；设立首席教授和班主任，采取个性化培养；注重培养学生主动获取知识的能力和从事科学研究的能力；提供融入国际一流研究群体的机会。
中法化学4+1本硕连读班和南巴黎大学（巴黎十一大）合作办学，从院内新生中选拔30人左右组成，采4+1本硕连读模式，旨在培养具备化学基本知识和实验技能，科研能力强，又精通法语及英语，了解学科的国际发展动向的复合型高级专门人才。