化学中空间概念的引入与发展，是同化学结构理论的产生与发展密切相关的。1861年，俄国化学家布特列洛夫概括了当时的研究成果，提出了“化学结构”的概念。他认为，“一分子的化学性质决定于基本组分的性质和数量，还决定于它的化学结构。”①化学结构的概念肯定了分子结构的可知性，明确了结构和性质的关系。化学结构理论所采用的化学结构符号模型，可以鲜明地模拟出原子彼此在一个平面上的固定排列顺序和互相联接的方式。因此可以说，由于布特列洛夫提出的化学结构的平面空间概念，就使得化学空间概念得以进一步的确立。此后，随着立体化学的发展，空间观念的重要性获得了越来越广泛的认识。1874年，荷兰化学家范特霍夫和法国化学家勒贝尔发展了凯库勒的碳四价说，分别提出了反映有机分子三维空间结构的立体结构学说。他们把化学式推广到空间，并根据事实推导出碳原子的四个价不能互相垂直处在同一平面上的结论，进而提出了四面体的空间排列，把化学分子的结构由平面推向立体。范特霍夫和勒贝尔的立体化学概念，在瑞士化学家维尔纳的配价理论中得到了进一步发展。他把八面体构型作为研究配价化合物的空间结构的基础，作出了得到实验证实的立体化学结论。
     这就不但提出了分子结构的空间构型，而且还解释了同分异构现象，使得空间概念在化学中得到了进一步发展。现代化学键理论的发展，使化学空间概念进入了微观层次。量子化学中进一步广泛使用了空间概念。它把分子的立体化学看成是分子的电子结构的结果。其出发点是，认为原子的化学键机制依赖于电子运动的波动性质，而化学键的空间分布的方向性，最终是由电子电荷在核—电子系统中不均匀分布状况所决定的。在量子化学中，空间概念的进一步引用，反映了化学变化强烈依附于分子几何学、化学键的长度和方向等空间效应的状况。在某些反应中，一种原子团被其它原子团所置换的速度在一定程度上也是取决于空间因素。它可对原子产生新的交互作用，可对许多化学反应的速度和平衡发生影响。在现代化学中特别重视对于物质的空间因素的研究。目前，化学在时间尺度上的分辨能力可以达到10^-12秒，而在空间尺度上进行的“微区分析”则可以达到分子量级（10^-8—10^-5厘米），并可以展示出某些分子的空间取向、电荷转移、能量传递和键的破裂等过程细节。由此可见，化学空间概念，在量子化学中已经深入到微观层次。