依据超分子的不同组成及结构分为几种不同的研究方向，在绿色
植物的叶绿体内发生的光合作用以及在生物的视觉器官中所发生的视紫质对光的敏感行为属于天然
超分子体系中发生的
光化学反应。另一类是作为底物或客观分子处于特定组织结构的环境或主体内的超分子体系的光化学反应，如团簇、胶束、囊泡、冠醚、环糊精、杯芳烃、LB膜、分子筛、粘土矿物及高聚物材料等造成的特殊环境，可以这些材料的内腔或表面为主体。这类超分子体系的光化学反应产物大多具有特定的立体专一性，是合成特定化合物的新方法。
超分子概念新的扩展，常将化学上相对独立而又有“互扰”的几个部分构成，但又不足以成为大分子化合物的这种组合体系也作为超分子体系，例如为人工模拟光合作用研究合成了一系列新的超分子化合物，它们是卟啉/醌、卟啉/醌/
胡萝卜素等。这些体系在光照下可使卟啉激发，通过分子内电子向醌转移形成醌与卟啉的
离子自由基对，研究表明
光电转换效率高，因此这类化合物是光
化学分子器件(信息记录和储存、光能转换、开关)的基础。
由不同部分(电子给体和电子受体)组成的分子内共轭的超分子化合物使是另一类超分子体系，由于具有电子的推拉结构，是一系列荧光染料、激光染料、
非线性光学材料、有机光导及超导材料的基础。