Chemia środowiskowa jest naukowym studium zjawisk chemicznych i biochemicznych, które występują w miejscach naturalnych. Chemię środowiska można zdefiniować jako badanie źródeł, reakcji, transportu, skutków i losów gatunków chemicznych w powietrzu, glebie i środowisku wodnym oraz wpływu działalności człowieka na te zjawiska. Chemia środowiskowa jest nauką interdyscyplinarną, która obejmuje chemię atmosferyczną, wodną i glebową, jak również wykorzystuje chemię analityczną. Jest ona związana ze środowiskiem naturalnym i innymi dziedzinami nauki. Różni się ona od chemii zielonej, która stara się ograniczyć potencjalne zanieczyszczenia u ich źródeł.
Chemia środowiskowa zaczyna się od zrozumienia, jak działa nieskażone środowisko. Identyfikuje ona substancje chemiczne, które są obecne w środowisku naturalnym. Badane są stężenia i skutki działania tych chemikaliów. Następnie dokładnie bada wpływ, jaki ludzie mają na środowisko poprzez uwalnianie substancji chemicznych.
Chemicy środowiskowi czerpią z różnych koncepcji z chemii i różnych nauk o środowisku, aby pomóc im w badaniach nad tym, co dzieje się z substancją chemiczną w środowisku. Ważne ogólne pojęcia z chemii obejmują zrozumienie reakcji chemicznych i równań, roztworów, jednostek, pobierania próbek i technik analitycznych. Chemicy badają związki o aktywności biologicznej, takie jak feromony.