Вклад Николая Семёнова в развитие химической физики заключается в следующих достижениях:

• Открытие разветвлённых цепных реакций. 15 Это позволило управлять химическими процессами — ускорять их, замедлять, обрывать на любой стадии. 5
• Создание общей теории цепных процессов. 3 Результаты работы были обобщены в классической монографии «Цепные реакции», изданной в 1934 году. 3 Монография послужила мощным толчком к развитию работ по химической физике и химической кинетике во всём мире. 3
• Открытие механизма теплового электрического пробоя диэлектриков. 3 Учёный показал, что при подведении к диэлектрику достаточно большой разности потенциалов и возникновении тока теплоотвод во внешнюю среду не в состоянии компенсировать теплоприход, начинается прогрессивный разогрев, диэлектрик расплавляется и становится проводником. 3
• Разработка микрокинетики химических реакций. 5 Учёный развил учение о распространении пламени, о горении взрывчатых веществ. 5
• Исследование каталитических процессов. 1 Семёнов открыл ионно-гетерогенный тип катализа, построил теорию гетерогенного катализа (1955 год, совместно с В. В. Воеводским и Ф. Ф. Волькенштейном). 1