לימודי הכימיה, כמו לימודי הפיזיקה והמתמטיקה, מחדדים את יכולת החשיבה המופשטת, הבנת הכלים המדעיים, יכולת הסקת מסקנות ויכולת לוגית בכלל. זאת הסיבה שהלימודים בהרבה פקולטות יוקרתיות מותנים בידע מוקדם של כימיה.
לימודי הכימיה בחמד"ע מעניקים לתלמידים את הכלים האלה במשולב עם הכנה מעולה לבחינות הבגרות.
תכנית הלימודים בחמד"ע מתאפיינת בדגש על עבודת החקר במעבדה: החל מכיתה י' רוכשים התלמידים כלים שיאפשרו להם להגיע לפרויקט סיום עצמאי בכיתה י"ב. לקראת סיום לימודיהם בכימיה מתכננים התלמידים מערך ניסויים בנושא לבחירתם: החל מטיהור מים באמצעים מודרניים ועד מעקב אחרי פירוק תרופות. תכנית החקר בחמד"ע היא מן המתקדמות בארץ ומעניקה לתלמידים גישה לציוד מתקדם.
במהלך שלוש שנות הלימודים בכימיה זוכים התלמידים לתכנית סיורים, שבה הם נחשפים לתהליכים טבעיים, מלאכותיים ותעשייתיים.
בנוסף, תלמידים מתעניינים יכולים ליהנות מקורסי העשרה כגון בישול מולקולרי או פיזיקה ורפואה, וגישה למעבדת המייקרים שבה הם יכולים לבנות התקנים שונים.
בתש"פ נפתחה תכנית חדשה - "כימיה ניסויית מתקדמת", שמאפשרת לתלמידים מתעניינים, שרוצים להעמיק ולהרחיב את ידיעותיהם בכימיה, ולבצע ניסויים ברמה אקדמית תוך שימוש בציוד ברמה אוניברסיטאית.
נושאי הלימוד:
כיתה י': שפת הכימאים, מבנה האטום, מבנה ותכונות של החומרים. יחידת לימוד מיוחד העוסקת באיכות הסביבה "כימיה ירוקה" . התחלה של תוכנית החקר.
כיתה י"א: תכונות החומרים - מבנה וקישור, חומצות ובסיסים, תגובות חמצון – חיזור, חישובים בכימיה, כימיה של מזון. המשך של תוכנית חקר.
כיתה י"ב: אנרגיה בתגובות כימיות. קצב תגובות כימיות. שיווי משקל כימי ותרמודינמיקה. פרויקט חקר מסכם.
מבנה הבחינה: כיתה י"ב – בגרות חיצונית בכתב על חומר עיוני ובגרות חיצונית בעל פה על יחידת החקר.
תנאי קבלה: המגמה מתחילה מכיתה י'. המגמה מתאימה לתלמידי מתמטיקה – 4-5 יח"ל בעלי מוטיבציה גבוהה לעבוד ולהשקיע.