El desenvolupament de mètodes de recerca en química orgànica ha passat pel procés des de l'operació manual fins a l'automatització i la informatització, i de quantitats constants a ultra{0}}microscòpiques.
Abans dels anys 40 del segle XX, s'utilitzaven els mètodes tradicionals de destil·lació, cristal·lització, sublimació i altres mètodes per purificar el producte, i l'estructura es determinava per degradació química i preparació de derivats. Més tard, l'aplicació de diverses tècniques de cromatografia i electroforesi, especialment la cromatografia líquida d'alta-pressió, va canviar la cara de la tecnologia de separació. L'ús de diverses tècniques espectroscòpiques i d'espectroscòpia energètica ha permès als químics orgànics estudiar el moviment intern de les molècules, fet que ha revolucionat els mitjans de determinació de l'estructura. La introducció dels ordinadors electrònics ha fet un gran pas endavant en la direcció de l'automatització i la ultra-microquantificació de compostos orgànics. L'espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear i l'espectroscòpia infraroja amb tecnologia de transformada de Fourier proporcionen nous mitjans per a l'estudi de la cinètica de la reacció i el mecanisme de la reacció. Aquests instruments, juntament amb l'anàlisi estructural de raigs X- i l'espectroscòpia de difracció d'electrons, han estat capaços de determinar l'estructura química de mostres de micrograms. També s'ha avançat en l'estudi de l'ús d'ordinadors electrònics per dissenyar rutes sintètiques. En el futur, el desenvolupament de la química orgànica és el primer a estudiar el desenvolupament i la utilització d'energia i recursos. La majoria de l'energia i els recursos que hem utilitzat fins ara, com el carbó, el gas natural, el petroli, la flora, la fauna i els microorganismes, són formes d'emmagatzematge químic d'energia solar. En el futur, alguns dels temes més importants del futur seran l'ús més directe i eficient de l'energia solar.
Una investigació més-aprofundida i un ús efectiu de la fotosíntesi és un tema habitual en fisiologia vegetal, bioquímica i química orgànica. La química orgànica pot utilitzar reaccions fotoquímiques per produir compostos orgànics d'alta-energia, emmagatzemar-los i utilitzar les seves reaccions inverses per alliberar energia quan sigui necessari. Un altre objectiu del recurs de desenvolupament és fixar el diòxid de carboni en resposta a compostos organometàl·lics per produir un subministrament infinit de compostos orgànics. En aquests estudis s'han obtingut alguns resultats preliminars. El segon és la investigació i el desenvolupament de nous organocatalitzadors, que els permeten imitar el mode de reacció d'alta-velocitat, eficient i suau dels enzims. La investigació en aquesta àrea ja ha començat i hi haurà més desenvolupament en el futur. A finals dels anys 60 del segle XX, va començar la recerca de disseny assistit per ordinador-de síntesi orgànica. En el futur, el disseny de vies de síntesi orgànica i la determinació de l'estructura dels compostos orgànics seran més sistemàtics i lògics.