其研究对象分为六个分支学科：①冶金热力学：研究多元多相复杂冶金体系的冶金热力学、化合物的热力学数据、表面和界面热力学。② 冶金反应动力学 ：研究冶金反应微观与宏观动力学、 结晶动力学 、材料制备过程的动力学、分形体的冶金反应动力学、纳米粒子的冶金反应动力学。③ 冶金电化学 和固体电化学：研究渣-金界面反应的电化学机理、新型电池的物理化学、 固体电解质 电池和 电化学传感器 。④冶金熔体和溶液理论：研究冶金熔体（熔渣、熔锍、熔盐和金属熔体）的物性、冶金熔体的热力学模型和结构、水溶液和电解质溶液的物性及乳浊液、悬浊液及 无机高分子 溶液结构。⑤材料物理化学：研究材料制备过程的热力学和动力学，材料的组成、组织、结构及其与性质或功能的关系，材料与使用环境间相互作用的物理化学，材料的组成、结构和性质的遗传行为等。⑥计算冶金与材料物理化学：多元、多相冶金体系平衡与相图计算，MC方法、MD方法、 模式识别技术 、 人工神经网络技术 、支持向量计算法等在冶金中的应用，量子化学计算在冶金中的应用，冶金过程的计算机模拟和专家系统，以及冶金数据库等。

传统的冶金物理化学指 冶金过程物理化学 ，其学科内容包括冶金过程 热力学 、 冶金过程动力学 及冶金熔体3部分。随着学科的不断发展，与相关学科的交叉融合，新的冶金物理化学学科包括了冶金热力学与热化学、冶金动力学与过程强化、冶金熔体、冶金电化学基础理论及电化学工程、有色金属二次资源化学、材料物理化学与新能源材料、纳米材料制备物理化学、资源与环境的物理化学、绿色冶金与材料制备的物理化学、冶金非线性理论、外场作用的冶金物理化学、生物冶金物理化学、冶金物理化学研究的新方法、新测试技术和新仪器等。