Orgaanilise keemia uurimismeetodite väljatöötamine on kulgenud käsitsi juhtimisest automatiseerimise ja arvutistamiseni ning konstantsest kuni ultramikroskoopiliste kogusteni.
Enne 20. sajandi 40ndaid kasutati toote puhastamiseks traditsioonilisi destilleerimise, kristallimise, sublimatsiooni ja muid meetodeid ning struktuur määrati keemilise lagunemise ja derivaatide valmistamise teel. Hiljem muutis erinevate kromatograafia- ja elektroforeesitehnikate, eriti kõrgsurvevedelikkromatograafia, rakendamine eraldustehnoloogia palet. Erinevate spektroskoopiliste ja energiaspektroskoopia tehnikate kasutamine on võimaldanud orgaanilistel keemikutel uurida molekulide sisemist liikumist, mis on muutnud struktuuri määramise vahendid. Elektrooniliste arvutite kasutuselevõtt on teinud suure sammu edasi automatiseerimise ja orgaaniliste ühendite ultra-mikrokvantifitseerimise suunas. Tuumamagnetresonantsspektroskoopia ja infrapunaspektroskoopia Fourier' teisendustehnoloogiaga pakuvad uusi vahendeid reaktsiooni kineetika ja reaktsioonimehhanismi uurimiseks. Need instrumendid koos röntgenikiirte struktuurianalüüsi ja elektronide difraktsioonispektroskoopiaga on suutnud määrata mikrogrammiproovide keemilise struktuuri. Teatavaid edusamme on tehtud ka elektrooniliste arvutite kasutamise uurimisel sünteetiliste marsruutide kujundamisel. Tulevikus on orgaanilise keemia areng esimene, mis uurib energia ja ressursside arengut ja kasutamist. Suurem osa seni kasutatud energiast ja ressurssidest, nagu kivisüsi, maagaas, nafta, taimestik, loomastik ja mikroorganismid, on päikeseenergia keemilised salvestusvormid. Tulevikus on ühed olulisemad teemad päikeseenergia otsesem ja tõhusam kasutamine.
Põhjalikumad uuringud ja fotosünteesi tõhus kasutamine on taimefüsioloogias, biokeemias ja orgaanilises keemias tavaline teema. Orgaaniline keemia võib kasutada fotokeemilisi reaktsioone suure-energiaga orgaaniliste ühendite tootmiseks, nende säilitamiseks ja vajaduse korral nende pöördreaktsioonide abil energia vabastamiseks. Arendusressursi teine eesmärk on süsinikdioksiidi fikseerimine vastusena metallorgaanilistele ühenditele, et toota lõpmatu hulk orgaanilisi ühendeid. Nendes uuringutes on saadud mõningaid esialgseid tulemusi. Teine on uute organokatalüsaatorite uurimine ja arendamine, mis võimaldavad neil jäljendada ensüümide kiiret, tõhusat ja õrna reaktsioonirežiimi. Selle valdkonna uuringud on juba alanud ja edaspidi areneb see edasi. 20. sajandi 60. aastate lõpus algas{11}}arvuti abil orgaanilise sünteesi projekteerimine. Edaspidi muutub orgaaniliste sünteesiteede kavandamine ja orgaaniliste ühendite struktuuri määramine süsteemsemaks ja loogilisemaks.