Reaktionsgeschwindigkeiten hängen normalerweise stark von Druck und Temperatur, sowie den Konzentrationen der beteiligten Reaktionspartner ab. Ihre ausschließlich experimentelle Ermittelung ist jedoch nur mit erheblichem Zeitaufwand und hohen Kosten oder in vielen Fällen gar nicht möglich. Deshalb kommen Methoden und Modelle der theoretischen Reaktionskinetik in Kombination mit quantenchemischen Rechnungen zur Anwendung, um die Reaktionsgeschwindigkeiten einzelner Elementarreaktionen zu berechnen.
Zunächst werden energie- und drehimpulsabhängige Reaktionsgeschwindigkeitskoeffizienten mit Hilfe der RRKM-Theorie von Rice, Ramsperger, Kassel und Marcus bzw. der SACM-Theorie (Statistical Adiabatic Channel Model) ermittelt. Die dazu benötigen molekülspezifischen Parameter (z.B. Schwingungsfrequenzen und Rotationskonstanten), sowie die Eigenschaften der Übergangszustände der zu untersuchenden Reaktion werden quantenchemischen Rechnungen entnommen.
Schließlich können die Geschwindigkeitskoeffizienten oder die Verzweigungsverhältnisse bei Mehrkanalreaktionen durch Mastergleichungsrechnungen druck- und temperaturabhängig berechnet werden.