Lo scopo principale di questo manuale è presentare quanto si richiede per un corso di chimica fisica rivolto a studenti di scienze biologiche e naturali: vi sono quindi trattati i fondamenti e le applicazioni biologiche della termodinamica, della cinetica, della teoria quantistica e della spettroscopia molecolare. Elementi di biologia e di biochimica sono inglobati nell'esposizione in vario modo: ciascun paragrafo si apre con un enunciato che colloca i concetti di chimica fisica da affrontare nel contesto dell'importanza che rivestono in biologia; il discorso in sé spiega come la chimica fisica permetta di penetrare biologia e biochimica in termini quantitativi. A tale scopo si ricorre abbondantemente ad agili esercizi numerici e a esempi svolti, che comportano calcoli più complessi rispetto ai primi; caratteristica esclusiva del testo è il ricorso a studi di caso, volti a sviluppare più compiutamente l'applicazione della chimica fisica a uno specifico problema biologico o biomedico (per esempio l'azione dell'ATP, la farmacocinetica, il ruolo originale del carbonio in biochimica e la biochimica dell'ossido nitrico).