Su, çözünmüş mineralleri kaynak kayalarından uzağa taşıdığında kimyasal erozyon meydana gelir. Kayaların suyla kimyasal olarak değişmesinden kaynaklanan kimyasal ayrışmayı takip eder. Kimyasal erozyon en çok kireçtaşı ile görülür; Hafif asitli yağmur suyu, kayadaki kalsiyum karbonatı çözer ve sarkıtlarda ve sarkıtlarda olduğu gibi, bazen çok uzağa yeniden koyar. Oksidasyon yoluyla, kimyasal erozyon aynı zamanda bir dereceye kadar dengesiz tutsak mineraller ve demir açısından zengin kayaçlar ile de oluşur.
Kimyasal ayrışma üç ana türün altına düşer. Çözünme kireçtaşı ile gerçekleşir ve kireçtaşı mağaralarından ünlüdür. Oksidasyonda, demir açısından zengin kayaların yüzeyleri, su varlığında oksitlenir, yüzey değiştirilir ve kaba bir görünüm verilir. Hidroliz, feldspatlar gibi bazı silikat minerallerinin çözelti içinde kil, kuvars ve bazik bileşikler halinde kimyasal olarak değiştirildiği zaman meydana gelir. Çözünme ve hidroliz, erozyona neden olacak oksidasyondan daha olasıdır.
Kimyasal erozyona neden olan akan su aynı kayalarda fiziksel erozyona da neden olabilir. Su, karbonik asit oluşturmak için atmosferdeki sudaki karbondioksiti çözdüğü için, yağmur doğal olarak hafif asidiktir. Erozyon süreci asit yağmuru tarafından daha da şiddetlenir, bu da kükürt ve diğer atmosferik bileşikler daha güçlü asitler oluşturmak için suyla birleştiğinde ortaya çıkar.
