Hợp chất thiên nhiên là những sản phẩm hữu cơ của các quá trình trao đổi chất trong cơ thể sống. Lịch sử của các hợp chất thiên nhiên đã có từ xưa. Ngành y học cổ truyền của nhiều nước đã biết đến độc tính và tác dụng chữa bệnh của nhiều chất có nguồn gốc thực vật và động vật.
Việc xác định cấu trúc của các hợp chất thiên nhiên bằng phương pháp hoá học là một việc hết sức khó khăn và phức tạp, trong một số trường hợp phải mất cả trăm năm. Từ sau năm 1945, ngành hoá học các hợp chất thiên nhiên đã phát triển mạnh mẽ nhờ sự hỗ trợ của các phương pháp vật lí hiện đại, đặc biệt là các phương pháp phân tách bằng quang phổ như: phổ tử ngoại, phổ hồng ngoại và các phương pháp nhiễu xạ tia X.
Những hiểu biết của chúng ta trong lĩnh vực các hợp chất terpenoid đã tăng rất nhanh. Chính là nhờ sự phát triển đáng kể của phương pháp sắc kí dưới mọi hình thức nhất là phương pháp sắc kí khí, đặc biệt phù hợp với các hợp chất dễ bay hơi và có mùi thơm.
Ngoài ra, việc sử dụng các phương pháp phổ khối lượng (MS) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) giúp cho việc xác định cấu trúc các hợp chất thiên nhiên trở nên nhanh chóng và chính xác hơn.
Hợp chất thiên nhiên được chia thành nhiều loại, mỗi loại có một phương pháp nghiên cứu riêng, tuy nhiên phương pháp nghiên cứu hợp chất thiên nhiên nói chung thường theo trình tự sau:
- Xác định công thức phân tử, tính chất và cấu trúc của hợp chất thiên nhiên bằng các phương pháp hóa học kết hợp với phương pháp vật lí hiện đại như phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), phổ khối lượng (MS), phương pháp nhiễu xạ Rơnghen, ...
Việc nghiên cứu, giải quyết các vấn đề thuộc lĩnh vực hóa học hợp chất thiên nhiên đã giúp cho sự phát triển các lý thuyết mà ngày nay là nền tảng của hóa học hữu cơ.
Chẳng hạn sự phân tích cấu dạng, thuyết chuyển vị Wagner - Meerwein, quy tắc Woodward - Hoffmann, các ion cacboni không cổ điển, cơ chế phản ứng cộng đóng vòng đều là những khái niệm lý thuyết bắt nguồn từ hóa học các hợp chất thiên nhiên.