Phong hóa hóa học là quá trình vật liệu phân hủy thành các phần tử thành phần của nó thông qua tác động của tác nhân hóa học. Loại phong hóa này yêu cầu điều kiện nhiệt độ chính xác và sự hiện diện của chất lỏng chứa đầy hóa chất . Các chất có khả năng gây ra phong hóa hóa học bao gồm nước và axit.
Có ba loại phong hóa hóa học: oxy hóa, hòa tan và thủy phân. Quá trình oxy hóa là sự hình thành gỉ sắt do tiếp xúc lâu với nước. Sự hòa tan liên quan đến nước có tính axit và các khoáng chất xốp, chẳng hạn như đá vôi và các khoáng chất mềm khác. Loại phong hóa hóa học này thường xuyên xảy ra trên bia mộ, tượng đá và các khối xây dựng làm từ đá xốp. Loại phong hóa hóa học thứ ba được gọi là thủy phân. Giống như sự hòa tan, quá trình thủy phân liên quan đến sự tương tác của nước có tính axit và các khoáng chất.Một số yếu tố thứ cấp cũng thúc đẩy quá trình phong hóa hóa học. Các khoáng chất có kích thước hạt nhỏ dễ bị loại phong hóa này hơn nhiều so với các khoáng chất có kích thước hạt lớn. Khí hậu xung quanh và thời gian trôi qua cũng ảnh hưởng đến phạm vi và mức độ của phong hóa hóa học. Các sinh vật tự nhiên, chẳng hạn như vi khuẩn, tảo và nấm, là những chất xúc tác quan trọng trong kiểu phong hóa này. Những chất tạo ra axit như một sản phẩm phụ của quá trình tiêu hóa có tác động đặc biệt lớn đến quá trình này.