Der Schwerpunkt von Nature Chemical Biology ist ein Forum für Originalforschung und Kommentare im Bereich der chemischen Biologie. Die veröffentlichten Themen umfassen Konzepte und Forschungsmethoden der Chemie, Biologie und verwandter Disziplinen mit dem Ziel, biologische Systeme auf molekularer Ebene zu kontrollieren. Die Autoren sind Chemiebiologen, Chemiker, die an der interdisziplinären Forschung zwischen Chemie und Biologie beteiligt sind, sowie Biologen, die Forschungsergebnisse zum Verständnis und zur Kontrolle biologischer Prozesse auf molekularer Ebene liefern.

Interdisziplinäre Forschung in Chemie und Biologie wird betont. Der Schwerpunkt der Zeitschrift liegt in diesem Bereich auf der Grundlagenforschung, die die verfügbaren chemischen und biologischen Werkzeuge sowie die Mechanismen, die biologischen Prozessen zugrunde liegen, beleuchtet. Ebenfalls enthalten sind Studien, die Anwendungen auf molekularer Ebene bei der Kombination dieser beiden Disziplinen aufzeigen. Ein weiterer Schwerpunkt sind methodische und theoretische Innovationen, die aus interdisziplinären Studien hervorgehen.