La chimica ambientale è lo studio scientifico dei fenomeni chimici e biochimici che si verificano nei luoghi naturali. La chimica ambientale può essere definita come lo studio delle fonti, delle reazioni, del trasporto, degli effetti e dei destini delle specie chimiche nell'aria, nel suolo e nell'acqua; e l'effetto dell'attività umana su questi. La chimica ambientale è una scienza interdisciplinare che comprende la chimica atmosferica, acquatica e del suolo, così come utilizza la chimica analitica. È correlata all'ambiente e ad altre aree della scienza. È diversa dalla chimica verde, che cerca di ridurre il potenziale inquinamento alla fonte.
La chimica ambientale inizia con la comprensione di come funziona l'ambiente incontaminato. Identifica le sostanze chimiche che sono presenti in natura. Studia la concentrazione e gli effetti di tali sostanze chimiche. Poi, studia accuratamente gli effetti che l'uomo ha sull'ambiente attraverso il rilascio di sostanze chimiche.
I chimici ambientali attingono a una serie di concetti dalla chimica e da varie scienze ambientali per assistere nello studio di ciò che accade a una sostanza chimica nell'ambiente. Importanti concetti generali della chimica includono la comprensione delle reazioni chimiche e delle equazioni, delle soluzioni, delle unità, del campionamento e delle tecniche analitiche. I chimici studiano composti con attività biologica come i feromoni.