Der Publikationsschwerpunkt von Nature Chemical Biology ist ein Forum für Originalforschung und Kommentare in der Chemischen Biologie. Die veröffentlichten Themen umfassen Konzepte und Forschungsmethoden in Chemie, Biologie und verwandten Disziplinen mit dem Ziel, biologische Systeme auf molekularer Ebene zu steuern. Autoren (Mitwirkende) sind chemische Biologen, auch Chemiker, die an interdisziplinärer 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 verfügbare chemische und biologische Werkzeuge sowie Mechanismen biologischer Prozesse beleuchtet. Ebenfalls enthalten sind Studien, die Anwendungen auf molekularer Ebene artikulieren, wenn diese beiden Disziplinen kombiniert werden. Der Schwerpunkt liegt auch auf Innovationen in Methoden und Theorie, die aus interdisziplinären Studien hervorgegangen sind.