天然药物化学的研究对象是各类天然药物中的化学成分。天然药物是指来源于自然界的、未经加工或仅经过简单加工的植物、动物、矿物和微生物等。这些天然药物蕴含着丰富多样的化学成分，它们在维持生物体正常生理功能以及发挥药物治疗作用方面起着关键作用。

植物类天然药物是天然药物化学研究的重要对象。植物中含有众多类型的化学成分，比如生物碱，它具有显著的生物活性，像麻黄中的麻黄碱有平喘作用，黄连中的小檗碱有抗菌消炎功效；黄酮类化合物，如芦丁具有维生素P样作用，能降低血管脆性及异常通透性；萜类和挥发油，如青蒿素是从青蒿中提取的倍半萜内酯过氧化物，对疟疾有特效。

动物类天然药物也备受关注。例如，牛黄中的胆红素、胆酸等成分具有清热解毒、镇惊等作用；鹿茸中含有的氨基酸、多肽等物质有增强机体免疫力等功效。

矿物类天然药物所含化学成分同样是研究内容。像石膏主要成分为含水硫酸钙，有清热泻火的作用；雄黄主要成分是二硫化二砷，有解毒杀虫等功效。

微生物类天然药物也有重要研究价值。许多抗生素就是微生物的代谢产物，如青霉素是从青霉菌培养液中提取的，能抑制细菌细胞壁的合成，起到杀菌作用。

对这些天然药物化学成分的研究，涵盖了其结构特点、物理化学性质、提取分离方法、结构鉴定技术以及生物合成途径等方面，通过研究可以为开发新的药物资源、阐明天然药物作用机制、提高天然药物质量等提供科学依据。