Chemische Erosion tritt auf, wenn Wasser gelöste Mineralien von ihrem Ausgangsgestein wegtransportiert. Sie folgt der chemischen Verwitterung, die aus der chemischen Veränderung des Gesteins durch Wasser resultiert. Chemische Erosion tritt am häufigsten bei Kalkstein auf; Leicht saures Regenwasser löst Calciumcarbonat im Gestein und lagert es teilweise weit entfernt wieder ab, wie in Stalagmiten und Stalaktiten. Durch Oxidation tritt in gewissem Maße auch chemische Erosion bei instabilen magmatischen Mineralien und eisenreichen Gesteinen auf.
Die chemische Verwitterung fällt unter drei Haupttypen. Die Auflösung erfolgt mit Kalkstein und ist bekanntlich für Kalksteinhöhlen verantwortlich. Bei der Oxidation werden die Oberflächen von eisenreichen Gesteinen in Gegenwart von Wasser oxidiert, wodurch die Oberfläche verändert und ihr ein rötliches Aussehen verliehen wird. Hydrolyse tritt auf, wenn bestimmte Silikatminerale wie Feldspäte chemisch in Ton, Quarz und basische Verbindungen in Lösung umgewandelt werden. Auflösung und Hydrolyse verursachen eher Erosion als Oxidation.
Das fließende Wasser, das chemische Erosion verursacht, kann in denselben Gesteinen auch physikalische Erosion verursachen. Regen ist von Natur aus leicht sauer, da Wasser Kohlendioxid in der Atmosphäre auflöst, um Kohlensäure zu erzeugen. Der Erosionsprozess wird durch sauren Regen verstärkt, der entsteht, wenn sich Schwefel und andere atmosphärische Verbindungen mit Wasser verbinden, um stärkere Säuren zu bilden.
