Zmiana chemiczna to zmiana w substancji, która przekształca ją w inną substancję. Zmiana chemiczna różni się od zmiany fizycznej, która jest zmianą cech fizycznych obiektu bez odpowiedniej zmiany treści. Ciepło, spalanie i mieszanka chemikaliów mogą powodować zmiany chemiczne.
Zmiany chemiczne wpływają na substancję poprzez interakcje między cząsteczkami, w szczególności poprzez łączenie lub rozdzielanie wiązań atomowych. Podczas gdy niektóre zmiany chemiczne zachodzą bardzo szybko, inne zachodzą powoli. Rezultatem może być związek o tej samej liczbie atomów, które są uporządkowane w innej kolejności. Fruktoza, glukoza i galaktoza mają tę samą liczbę atomów, ale zmiany chemiczne powodują różne układy, a zatem różne substancje. Ponadto, podczas gdy widoczne są pewne zmiany chemiczne, inne zachodzą bez widocznych zmian, na przykład w przypadku nadtlenku wodoru zamieniającego się w wodę. Niezależnie od tego, czy zmiany są oczywiste, czy nie, większość zmian chemicznych pozostawia po sobie dowód na ten proces poprzez zapach lub inne wskaźniki, takie jak dźwięk, światło, gaz, ciepło lub zmiany koloru.
Dodatkowym przykładem zmiany chemicznej jest wypalanie kostki cukru. Ogień powoduje, że cukier i tlen ulegają interakcji chemicznej, w której tlen powoduje rozpad wiązań chemicznych.