冶金動力學與過程強化是利用化學動力學原理和物質、熱能、動量傳遞原理，研究冶金過程的速率和機理，確定反應速率的限制環節，從而獲得控制或提高反應速率、縮短冶煉時間、提高生產率的途徑。
冶金熔體是參與火法冶金反應的特定物質，包括金屬互溶的金屬熔體、氧化物互溶的爐渣和硫化物互溶的冰銅。它研究熔體的相平衡、結構和物理化學性質，熔體的組分是反應的直接參與者，而熔體的結構和性質直接控制反應。
冶金電化學是利用電化學知識設計和指導冶金過程的理論。常見的電解鋁冶金、電解錳冶金、貴金屬電解冶金等。
有色金屬二次資源化學是利用冶金物理化學手段對有色金屬資源進行回收和深加工。
材料物理化學和新能源材料是冶金物理化學的另壹個新興分支。它將傳統的冶金理論應用於新材料的制備和應用。目前該領域的研發非常火熱，發展方向也越來越多樣和廣闊，涉及高性能金屬材料、功能材料、新能源材料等諸多方面。如中南大學冶金與應用物理化學研究所，在長期從事有色冶金的基礎上，不斷拓展研究領域，近年來在光催化材料(TiO2 _ 2、WO _ 3)、催化劑開發、太陽能電池材料、薄膜材料等領域取得了較大的研究成果。電池之王王傳福畢業於中南大學，從事新能源電動汽車電池技術的R&D人員大多與該專業有關。
冶金物理化學的基礎是物理化學、物理學、數學、冶金學、金相學等。其相鄰學科有:材料化學、材料物理、材料科學與工程、物理化學和化學工程。