从学科的角度来看，炼钢过程物理化学包括3部分：炼钢过程热力学;炼钢过程动力学;炼钢熔体的性质和结构。
研究炼钢反应的两方面问题：(1)反应能否进行，也即反应的可能性和方向性;(2)反应达到平衡的条件及该条件下能得到的反应产物最大产出率。
炼钢过程包括错综复杂的多相、多元素的不同反应。通过热力学计算，可以研究促进或抑制反应、改变反应方向，或使不能进行的反应变为能够进行的热力学条件。化学反应的吉布斯能变量△G，是判断反应在等温等压条件下能否发生的依据。根据吉布斯能变量最小原理，改变温度、活度、压力及添加剂等条件，可以改变反应的△G，从而使反应按希望的方向进行。通过反应的标准吉布斯能△G°可以计算反应的平衡常数，即反应的限度。因而在给定某些反应物质的组成时，可以计算指定产物的最大产出率。参加反应的物质存在于钢液、熔渣之内，进行热力学分析及计算时，熔体中物质的浓度必须换成“有效浓度”即活度。几十年来已积累了很多高温熔体的热力学数据，如焓△H、熵△S、吉布斯能△G及活度系数等，可以基本上满足炼钢工作者进行热力学分析及计算的需要。
研究炼钢反应的速率及机理，找出提高或控制反应速率的途径。从分子观点出发，研究冶金反应的速率、反应级数及活化能称为微观动力学。但炼钢过程中的气—液、气—固或气—液—固反应经常都在流动状态下发生，并伴有传质及传热现象。近20年来，传递现象理论被引用于研究炼钢过程。研究存在传质、传热和动量传递现象时的炼钢过程的速率及机理称为宏观动力学、在这里，“速率”指整个多步骤多相过程的综合速率以及确定速率随环境的变化;而机理则用以解释构成整个反应的所有各步骤，并指明控制过程速率的限制性环节。如果在冶金炉或钢包内研究炼钢过程的宏观动力学，则应研究物料在容器内的混合及停留时间等，因而涉及到冶金容器的形状和操作的最优化问题。这样炼钢过程动力学即过渡到冶金反应工程学的范畴。
包括铁液及熔渣。研究炼钢过程必须对它们的各种性质加以测定或计算。属于热力学性质的有熔体物质的热容、焓、熵生成吉布斯能及活度(包括铁液中各元素的活度相互作用系数)等;属于动力学及传递性质的有扩散系数、黏度、传质系数及传热系数等;属于电化学性质的有电导率、迁移数及分解电动势等;属于物理性质的有密度、热导率、表面(界面)张力、磁导率、蒸气压及杂质或气体在熔体中的溶解度等。熔体性质与物质结构有关。建立熔体的结构模型，从而计算其组分的活度是一个重要研究课题，但迄今仍未得到一个能普遍适用于任何组成的熔体(熔渣及含不同元素的铁液)的结构模型。熔体物理性质数据基本上还是依靠测定。
