基本簡介
密度泛函理論（Density Functional Theory）是量子化學、計算化學中最流行的第一性原理。由于其計算量低于其他量子化學方法，因此在計算模拟領域具有實際的應用價值，應用廣泛且曆史悠久。
雖然密度泛函理論的概念起源于Thomas-Fermi模型，但直到Hohenberg-Kohn定理提出之後才有了堅實的理論依據。
Hohenberg-Kohn第一定理指出體系的基态能量僅僅是電子密度的泛函。
Hohenberg-Kohn第二定理證明了以基态密度為變量，将體系能量最小化之後就得到了基态能量。
最初的HK理論隻适用于沒有磁場存在的基态，雖然現在已經被推廣了。最初的Hohenberg-Kohn定理僅僅指出了一一對應關系的存在，但是沒有提供任何這種精确的對應關系。正是在這些精确的對應關系中存在着近似（這個理論可以被推廣到時間相關領域，從而用來計算激發态的性質）。
相關途徑
密度泛函理論最普遍的應用是通過Kohn-Sham方法實現的。在Kohn-ShamDFT的框架中，最難處理的多體問題（由于處在一個外部靜電勢中的電子相互作用而産生的）被簡化成了一個沒有相互作用的電子在有效勢場中運動的問題。這個有效勢場包括了外部勢場以及電子間庫侖相互作用的影響，例如，交換和相關作用。
處理交換相關作用是KSDFT中的難點。目前并沒有精确求解交換相關能EXC的方法。最簡單的近似求解方法為局域密度近似(LDA近似)。LDA近似使用均勻電子氣來計算體系的交換能（均勻電子氣的交換能是可以精确求解的），而相關能部分則采用對自由電子氣進行拟合的方法來處理。
應用
自1970年以來，密度泛函理論在固體物理學的計算中得到廣泛的應用。在多數情況下，與其他解決量子力學多體問題的方法相比，采用局域密度近似的密度泛函理論給出了非常令人滿意的結果，同時固态計算相比實驗的費用要少。盡管如此，人們普遍認為量子化學計算不能給出足夠精确的結果，直到二十世紀九十年代，理論中所采用的近似被重新提煉成更好的交換相關作用模型。密度泛函理論是目前多種領域中電子結構計算的領先方法。
盡管密度泛函理論得到了改進，但是用它來恰當的描述分子間相互作用，特别是範德瓦爾斯力，或者計算半導體的能隙還是有一定困難的。
對于範德瓦爾斯力（又譯範德華力），可以采用半經驗的色散矯正方法（DFT-D）實現，也可以通過近來新開發的一些非局域混合交換關聯泛函（Hybrid exchange-correlation functional）來近似實現（vdW-DF）。而對于半導體體能隙，則一般采用考慮了多體作用（Many-body）的GW方法進行計算。其中G表示格林方程（Green Function），而W表示屏蔽參數。下圖是使用不同方法計算金剛石結構的單質半導體矽的禁帶寬度（Band Gap），可以看到，對比實驗結果，GW方法提供了非常好的近似。
