化学系下设物理化学教研室、无机化学教研室和学科教学论(化学)教研室。现有本科专业一个，含化学(师范)和化学两个方向;拥有化学一级学科硕士学位授权点和学科教学论(化学)硕士学位点;设有生物物理化学博士点和课程与教学论(化学专业)博士培养方向。化学系已经形成“本科生—硕士生—博士生”完整的人才培养体系，教风、学风优良，学术气氛浓厚，学生教育管理规范，注重学生职业生涯发展规划，具有一套切实有效的教学评估和综合测评体系，为有志于从事化学领域工作的莘莘学子提供了广阔发展的空间和一试身手的舞台。
化学系现有教授(研究员)13人，副教授(副研究员、高级工程师)9人，教职工中拥有博士学位的有20人。师资力量雄厚，现有特聘教授1名，博士生导师6人，江苏省“333”工程带头人培养对象1人，江苏省“青蓝工程”学术带头人1人，江苏省“青蓝工程”优秀中青年骨干教师2人，南京师范大学优秀青年骨干教师10人，物理化学学科群体被评为校优秀学科梯队。
化学系的学科建设经过不断提升和凝练研究方向，主要有胶体与表面化学、电化学、多相催化、理论与计算化学、生物无机化学、无机固体化学、合成化学以及纳米材料化学等，与生物学、植物学、材料学、物理学等学科交叉明显。
化学系拥有电子衍射实验室、催化实验室、红外实验室、电化学实验室、新材料实验室和无水无氧实验室等，共计1000多平方米;万元以上的仪器设备近200台(件)，价值近2000万元。目前化学系承担国家自然科学基金项目、国家计委稀土农用招标项目、国家发改委稀土专项基金、江苏省高新技术项目和教育部重点项目等50余项，研究经费达到800多万元。在J. Am. Chem. Soc.，Adv. Mater.，Chem. Commun., Anal. Chem.，J. Phys. Chem., 中国科学，科学通报等权威期刊上共发表论文1000余篇，其中SCI期刊源刊物500余篇。出版教材及专著10余部。
化学课程与教学论学科是本系的特色学科，在国内同行中享有声誉，为江苏乃至全国的中等化学教育培养了一大批高质量的骨干教师、从事教育教学研究以及管理人员。1996年成功申报化学学科教学论硕士学位点，同年作为国内首批教育硕士(学科教学·化学)培养的试点专业开始招生，2001年招收国内首个化学课程与教学论博士研究生。至今已培养化学课程与教学论方向博士研究生9人、硕士研究生78人，化学学科教学方向教育硕士300余人。
长期以来，本学科坚持以学科建设为中心，努力开展课题研究，在有关化学学科教学的基础性研究方面取得了丰硕的成果。建设学位点以来，本学科的教师先后完成部省厅教育科学、人文社科、新世纪教改等各类科研项目近20项，在研5项，获得的科研经费、学科建设资助超过100万元;发表学术论文200多篇，出版专著、教材、参考资料等书籍20余本。本学科教师还努力联系并积极服务于江苏的基础教育实际，20多年来一直承担着国家级、省级高中化学骨干教师的培养、培训任务，开办化学教学论研究生课程进修班，为江苏省内外培训高中化学骨干教师近千人。创办于20世纪80年代的面向中学生的课外刊物《化学教与学》，为推进中学素质教育做出了贡献，获得了良好的社会效益，受到了各方面的称赞。