Die Physikalische Chemie von Atkins ist vielleicht das international renommierteste Grundlagenbuch für Studierende in diesem Fachgebiet. Die Darstellung der Konzepte ist einfach, vernachlässigt jedoch nicht die wissenschaftliche Strenge, wo sie erforderlich ist, um dem Leser das Verständnis grundlegender Konzepte für weitere Studien zu ermöglichen. Die zahlreichen Beispiele, gelösten Übungen und umfangreiche Sammlung ungelöster Probleme unterstützen in diese Richtung.

Der zweite Band behandelt die Struktur der Materie. Die ersten Kapitel entwickeln die Prinzipien und grundlegenden Konzepte der Quantenmechanik, mit deren Anwendung die Struktur von Atomen und Molekülen untersucht wird. Dieses Wissen sowie das Studium der molekularen Symmetrie werden zur Interpretation der Spektren von Atomen und Molekülen in drei Kapiteln zur Spektroskopie kombiniert. Diese Kapitel behandeln ausführlich die Eigenschaften von Lasern sowie das Phänomen der Kernmagnetresonanz. Die Darstellung der statistischen Thermodynamik verbindet die Inhalte des zweiten Bandes mit den in Band eins entwickelten thermodynamischen Konzepten. Schließlich werden einige Techniken der Chromatographie, die elektrischen und magnetischen Eigenschaften von Molekülen sowie die Eigenschaften von Makromolekülen untersucht.