Orgaanisen kemian tutkimusmenetelmien kehitys on edennyt manuaalisesta toiminnasta automaatioon ja tietokoneistukseen sekä vakioista ultramikroskooppisiin määriin.
Ennen 1900-luvun 40-lukua tuotteen puhdistamiseen käytettiin perinteisiä tislaus-, kiteytys-, sublimaatio- ja muita menetelmiä, ja rakenne määritettiin kemiallisen hajoamisen ja johdannaisten valmistuksen avulla. Myöhemmin erilaisten kromatografia- ja elektroforeesitekniikoiden, erityisesti korkeapainenestekromatografian, soveltaminen muutti erotustekniikan ilmettä. Erilaisten spektroskooppisten ja energiaspektroskopiatekniikoiden käyttö on mahdollistanut orgaanisten kemistien tutkimisen molekyylien sisäisen liikkeen tutkimisessa, mikä on mullistanut rakenteen määrittämisen keinot. Elektronisten tietokoneiden käyttöönotto on ottanut suuren askeleen eteenpäin automatisoinnin ja orgaanisten yhdisteiden ultra{6}}mikrokvantifioinnin suuntaan. Ydinmagneettiresonanssispektroskopia ja infrapunaspektroskopia Fourier-muunnostekniikalla tarjoavat uusia keinoja reaktiokinetiikan ja reaktiomekanismin tutkimukseen. Nämä instrumentit yhdessä röntgensäteen rakenneanalyysin ja elektronidiffraktiospektroskopian kanssa ovat kyenneet määrittämään mikrogrammanäytteiden kemiallisen rakenteen. Jonkin verran on edistytty myös elektronisten tietokoneiden käytön tutkimuksessa synteettisten reittien suunnittelussa. Tulevaisuudessa orgaanisen kemian kehitys on ensimmäisenä tutkimassa energian ja resurssien kehitystä ja hyödyntämistä. Suurin osa tähän mennessä käyttämästämme energiasta ja luonnonvaroista, kuten hiili, maakaasu, öljy, kasvisto, eläimistö ja mikro-organismit, ovat aurinkoenergian kemiallisia varastointimuotoja. Tulevaisuudessa yksi tärkeimmistä tulevaisuuden kysymyksistä on aurinkoenergian suorempi ja tehokkaampi käyttö.
Tarkempi{0}}tutkimus ja fotosynteesin tehokas käyttö on yleinen aihe kasvifysiologiassa, biokemiassa ja orgaanisessa kemiassa. Orgaaninen kemia voi käyttää fotokemiallisia reaktioita korkean-energisten orgaanisten yhdisteiden tuottamiseen, varastointiin ja käyttää niiden käänteisiä reaktioita energian vapauttamiseen tarvittaessa. Toinen kehitysresurssin tavoite on sitoa hiilidioksidia vasteena organometallisiin yhdisteisiin tuottaakseen äärettömän määrän orgaanisia yhdisteitä. Näistä tutkimuksista on saatu joitain alustavia tuloksia. Toinen on uusien organokatalyyttien tutkimus ja kehittäminen, joiden avulla ne voivat jäljitellä entsyymien nopeaa, tehokasta ja hellävaraista reaktiotapaa. Tutkimus tällä alueella on jo aloitettu, ja jatkokehitystä on luvassa. 1900-luvun 60-luvun lopulla alettiin{11}}tietokoneavusteinen orgaanisen synteesin suunnittelututkimus. Tulevaisuudessa orgaanisten synteesireittien suunnittelu ja orgaanisten yhdisteiden rakenteen määrittäminen muuttuvat systemaattisemmiksi ja loogisemmiksi.