Sự thay đổi hóa học là sự thay đổi một chất làm biến đổi chất đó thành một chất khác. Biến đổi hóa học khác với biến đổi vật lý, là sự thay đổi các đặc điểm vật lý của vật mà không có sự thay đổi tương ứng về chất. Nhiệt, đốt cháy và hỗn hợp hóa chất đều có thể gây ra các biến đổi hóa học.
Những thay đổi hóa học ảnh hưởng đến một chất do tương tác giữa các phân tử, đặc biệt là thông qua các liên kết nguyên tử tham gia hoặc phân tách. Trong khi một số thay đổi hóa học xảy ra rất nhanh, những thay đổi khác diễn ra chậm. Kết quả có thể là một hợp chất có cùng số nguyên tử được sắp xếp lại theo một thứ tự khác. Fructose, glucose và galactose đều có cùng số nguyên tử, nhưng sự thay đổi hóa học gây ra sự sắp xếp khác nhau và do đó các chất khác nhau. Ngoài ra, trong khi một số thay đổi hóa học có thể nhìn thấy được, những thay đổi khác diễn ra không có sự thay đổi rõ ràng, chẳng hạn như trong trường hợp hydrogen peroxide chuyển thành nước. Cho dù những thay đổi có rõ ràng hay không, hầu hết các thay đổi hóa học đều để lại bằng chứng về quá trình thông qua mùi hoặc các chỉ số khác như âm thanh, ánh sáng, khí, nhiệt hoặc sự thay đổi về màu sắc.
Một ví dụ khác về sự thay đổi hóa học là đốt một khối đường. Lửa làm cho đường và oxy tương tác hóa học trong đó oxy làm cho các liên kết hóa học bị phá vỡ.
