Sistem pembelajaran dibangun berdasarkan perencanaan yang relevan dengan tujuan, ranah belajar dan hierarkinya. Pembelajaran dilaksanakan menggunakan berbagai strategi dan teknik yang menantang, mendorong mahasiswa untuk berpikir kritis bereksplorasi, berkreasi dan bereksperimen dengan memanfaatkan aneka sumber. Pelaksanaan pembelajaran memiliki mekanisme untuk memonitor, mengkaji, dan memperbaiki secara periodik kegiatan perkuliahan (kehadiran dosen dan mahasiswa), penyusunan materi perkuliahan, serta penilaian hasil belajar

Proses pembelajaran di Jurusan Kimia, baik untuk Prodi S-1 Pendidikan Kimia maupun Prodi S-1 Kimia menggunakan model-model pembelajaran yang mengaktifkan mahasiswa, misalnya model pembelajaran kooperatif, inkuiri, dan pembelajaran berbasis proyek. Dengan demikian tingkat penguasaan konsep mahasiswa semakin tinggi dan tetap melatihkan  karakter “Idaman Jelita” yang menjadi ciri Unesa.