במגמת כימיה התלמידים לומדים מגוון נושאים: מושגי הבסיס בכימיה, שפת הכימאים, מבנה האטום, מחזוריות והטבלה המחזורית, קשרים כימיים שונים, סוגי חומרים שונים, הקשר שבין המבנה החלקיקי של החומר לבין תכונות החומר, חישובים כמותיים בכימיה, חומצות ובסיסים, חמצון חיזור, היכרות עם מולקולות "ביולוגיות" –שומנים וסוכרים ועוד.
לימודי הכימיה בתיכון נעשים בהקשרים רלוונטיים תוך התייחסות לחיי היומיום, למשל בהקשר של גוף האדם או בכימיה של מזון.
הבנת עולם הכימיה דורשת מהתלמידים שליטה טובה במיומנויות חשיבה מסדר גבוה: שאלת שאלות, ניסוח השערה, הסקת מסקנות, ניתוח נתונים המוצגים בגרפים ובטבלאות, בניית טבלאות וגרפים מתוך אוסף של נתונים, פתרון בעיות ועוד.
במסגרת המגמה יתנסו התלמידים גם בעריכת ניסויי חקר במעבדת כימיה החדשה והמשוכללת שלנו.
