Фемтохимия считается важным разделом физической химии по нескольким причинам:

• Возможность наблюдать за протеканием химических реакций в реальном масштабе времени. 12 Фемтохимия изучает химические процессы в фемтосекундном временном диапазоне (10−15–10−12 секунды). 12 Это позволяет видеть, как перемещаются во времени и в пространстве атомы, когда исходные соединения преобразуются в продукты. 12
• Открытие прямых путей исследования механизмов химических реакций. 1 Фемтохимия помогает отвечать на вопросы, почему данная химическая реакция протекает, а другие — нет. 4 Она также объясняет, почему скорость и полнота той или иной реакции зависят от температуры. 4
• Возможность управления внутримолекулярной динамикой и направлением элементарной химической реакции. 3 Используя фемтосекундные импульсы, можно переводить реагирующую систему в переходное состояние с определённой начальной волновой функцией, а затем контролировать временную эволюцию этого состояния. 3
• Применение в различных областях. 4 Фемтохимия используется для изучения процессов в газах, жидкостях и твёрдых телах, на поверхностях и в полимерах. 4 Её применяют для конструирования катализаторов и молекулярных электронных компонент, а также для изучения тонких механизмов процессов в живых организмах. 4