La meteorización química origina cambios químicos de las rocas debido a la acción combinada de distintos componentes: oxígeno, dióxido de carbono y agua, dando lugar a una serie de reacciones químicas. Como consecuencia, la roca pierde su coherencia y se desmorona, facilitando la posterior labor de los agentes erosivos.

El agua es el principal causante de estos procesos, por ello, la meteorización química es propia de climas húmedos. Existen distintos tipos de meteorización química según el tipo de reacción que ocurra:

Oxidación: El oxígeno disuelto en el agua reacciona con los minerales que contienen metales, especialmente hierro, formando óxidos. Esta reacción origina una capa superficial escamada rojo-amarillenta que cubre las rocas expuestas a la atmósfera.

Hidrólisis: Es una reacción que se produce entre el agua y algunos minerales, principalmente silicatos. Como consecuencia de la reacción, la red cristalina, se altera y se forman nuevos minerales, la mayoría de tipo arcilla. Debido a que los silicatos son muy abundantes en la superficie de la Tierra, la hidrólisis es el tipo de meteorización más frecuente.

Hidratación: Las moléculas de agua se introducen en la estructura cristalina de algunos minerales, lo que produce un aumento de volumen haciéndolos más susceptibles a la erosión.

Disolución: Los minerales formados por sales se disuelven en contacto con el agua.

Carbonatación: Es un caso especial de disolución. El agua y el dióxido de carbono actúan sobre las rocas calizas disolviéndolas.