Chociaż zmiany fizyczne i chemiczne mogą powodować zmianę stanu, np. z cieczy na gaz lub ciało stałe, oba procesy są zupełnie inne. W fizycznej zmianie sprawa po prostu przechodzi zmiana stanu, na przykład przez zamrożenie lub rozpuszczenie w wodzie.
Jednak rzeczywiste cząsteczki w substancji pozostają chemicznie identyczne pomimo tej zmiany. Jest to przeciwieństwo zmiany chemicznej, w której cząsteczki ulegają reakcji chemicznej, która tworzy nowe substancje chemiczne. Proces ten nie jest odwracalny, ponieważ faktyczna struktura chemiczna różnych atomów została zmieniona, w przeciwieństwie do fizycznej zmiany, która zawsze może być odwrócona. W przemianach chemicznych atomy substancji rozpadają się lub łączą, tworząc nowe związki.
Na przykład woda może być gotowana w celu wytworzenia pary lub zamrożona w celu wytworzenia lodu, ale każda z tych substancji ma wciąż ten sam skład chemiczny, H20. Jednakże, gdy benzyna jest spalana, wynikiem są dwie nowe substancje, dwutlenek węgla i para wodna. Podobnie, gdy żelazo jest wystawione na działanie tlenu, oba reagują tworząc tlenek żelaza lub rdzę. Chociaż warstwy żelaza pod rdzą są nadal czyste, zmiana chemiczna na powierzchni jest trwała, ponieważ tlenek żelaza nie może zostać zamieniony z powrotem w czyste żelazo.
