化学工業（かがくこうぎょう）とは、原料を化学反応によって加工することによって得られた物質を製品とする工業のことである。石油のクラッキングによって各種化合物を製造する石油精製工業や、金属の鉱石から還元等によって単体金属を得る冶金工業のように、混合物を原料としている工業は化学工業とは分けることもある。特に精密化学を中心に化学工業の製品は化成品と呼ばれる。

おおまかに製品が有機化合物である有機化学工業と製品が無機化合物である無機化学工業に分類される。そしてさらにその製品や原料によって細分化されている。しかし、無機化学工業で使用される硫黄は、有機化学工業である石油化学工業での石油の脱硫によって得られていたり、また有機化学工業で有機塩素化合物を製造するために使用される塩素は無機化学工業であるソーダ工業で製造されていたりするように、両者は密接に結びついている部分もあり、境界は明確とは言えないところもある。

また蛇足ではあるが、重化学工業の語は産業統計上の用語で、軽工業に相対する、金属工業と機械製造業からなる重工業と化学工業を合一した産業分野を意味する。