การผุกร่อนทางเคมีเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเมื่อน้ำอากาศหรือกรดส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีต่อแร่ธาตุภายในหิน การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ทำให้หินละลายหรือเปลี่ยนเป็นองค์ประกอบใหม่ ซึ่งแตกต่างจากสภาพดินฟ้าอากาศเชิงกลเคมีสภาพดินฟ้าอากาศสามารถเปลี่ยนการแต่งหน้าของหินผุ สารละลาย, ออกซิเดชั่น, ไฮเดรชั่น, คาร์บอเนตและไฮโดรไลซิสเป็นตัวอย่างของสภาพดินฟ้าอากาศประเภทนี้ทั้งหมด
วิธีแก้ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อตัวทำละลายเช่นน้ำแตกตัวและละลายหิน น้ำสามารถมีผลกระทบจากสภาพอากาศทางเคมีหลายอย่างบนหิน เมื่อแร่ธาตุภายในหินดูดซับน้ำและขยายตัวโครงสร้างของหินจะไม่เสถียร ผลกระทบนี้เรียกว่าไฮเดรชั่น
ในขณะที่แร่ธาตุส่วนใหญ่ไม่ได้ละลายในน้ำบริสุทธิ์ แต่หลายคนก็สามารถทนต่อสภาพอากาศได้อย่างรวดเร็วเมื่อมีกรดปริมาณเล็กน้อย น้ำถูกทำให้เป็นกรดตามธรรมชาติโดยการรวมกับคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศโลกน้อยซึ่งอาจทำให้เกิดความเป็นกรดในสายฝน การหายใจของสัตว์และการย่อยสลายสารอินทรีย์สามารถเพิ่มคาร์บอนไดออกไซด์ลงไปในดินทำให้น้ำใต้ดินมีสภาพเป็นกรดเล็กน้อย คาร์บอเนชั่นเกิดขึ้นเมื่อคาร์บอนไดออกไซด์ทำปฏิกิริยากับแร่ธาตุในหินเพื่อละลายหรือทำให้มันอ่อนแอลง
ออกซิเดชันเกิดขึ้นเมื่อออกซิเจนในอากาศรวมกับแร่ธาตุภายในหินเพื่อสร้างสารประกอบทางเคมีใหม่ สนิมเป็นตัวอย่างของการเกิดออกซิเดชัน ออกซิเจนมีมากในชั้นบรรยากาศ แต่การเกิดออกซิเดชันจะเกิดขึ้นอย่างช้า ๆ เว้นแต่ว่ามีน้ำอยู่ ออกซิเจนที่ละลายในน้ำทำให้เกิดการผุกร่อนของออกซิเดชั่นส่วนใหญ่
การไฮโดรไลซิสเกิดขึ้นเมื่อแร่ธาตุภายในหินมีปฏิกิริยาทางเคมีกับไฮโดรเจนที่พบในน้ำฝน ทำให้เกิดสารประกอบใหม่ก่อตัวทำให้โครงสร้างของหินอ่อนลง เมื่อหินแกรนิตผ่านการไฮโดรไลซิสตัวอย่างเฟลด์สปาร์ที่บรรจุอยู่ภายในหินจะกลายเป็นวัสดุคล้ายดินเหนียวทำให้หินอ่อนตัวลง
เมื่อการไฮโดรไลซิสเกิดขึ้นหินจะได้รับผลกระทบจากภายนอกสิ่งต่อไปนี้มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่ออัตราการผุกร่อนทางเคมีบนพื้นผิวของหิน หากหินมีรอยแตกหรือแตกหักการผุกร่อนจะทำให้ข้อบกพร่องเหล่านี้แย่ลง การแต่งสารเคมีของวัสดุแม่ก็มีผลต่ออัตราการผุกร่อนด้วย แร่ธาตุบางชนิดมีความเสี่ยงต่อการผุกร่อนเช่นนี้ ตัวอย่างเช่นหินที่รู้จักในชื่อหินบะซอลต์จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากมีแร่ธาตุที่ไม่เสถียรทางเคมี
การผุกร่อนของสารเคมีนั้นแพร่หลายมากในสภาพแวดล้อมเขตร้อนมากกว่าในสภาพแวดล้อมแบบอาร์กติกหรือแห้งแล้ง ปริมาณน้ำฝนปริมาณสูงอุณหภูมิที่อบอุ่นและอัตราการระเหยต่ำสร้างบรรยากาศที่ส่งเสริมการผุกร่อนของสารเคมี อนุภาคที่มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่มีความเสี่ยงต่อการผุกร่อนของสารเคมีมากกว่าอนุภาคของพื้นที่ผิวขนาดเล็ก เนื่องจากการผุกร่อนของสารเคมีส่งผลกระทบต่อพื้นผิวของหินพื้นที่ผิวของหินก็จะยิ่งใหญ่ขึ้นเท่านั้น สิ่งมีชีวิตเช่นเชื้อราหรือสาหร่ายที่อาจเติบโตบนก้อนหินสามารถกระตุ้นให้เกิดการผุกร่อนขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเทียบกับหินที่ไม่ได้รับผลกระทบจากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้
