L'alterazione chimica è il processo attraverso il quale un materiale si scompone nei suoi elementi componenti attraverso l'azione di un agente chimico. Questo tipo di invecchiamento richiede condizioni termiche precise e la presenza di un fluido chimicamente carico . Le sostanze in grado di provocare agenti atmosferici chimici includono acqua e acidi.
Esistono tre tipi di agenti atmosferici chimici: ossidazione, dissoluzione e idrolisi. L'ossidazione è la formazione di ruggine sul ferro causata dal contatto prolungato con l'acqua. La dissoluzione comporta acqua acida e minerali porosi, come calcare e altri minerali teneri. Questo tipo di agenti atmosferici chimici si verifica frequentemente su lapidi, statue di pietra e blocchi costituiti da rocce porose. Il terzo tipo di invecchiamento chimico è chiamato idrolisi. Come la dissoluzione, l'idrolisi comporta l'interazione di acqua e minerali acidi.
Diversi fattori secondari promuovono anche agenti atmosferici chimici. I minerali con piccole dimensioni delle particelle sono molto più suscettibili a questo tipo di agenti atmosferici rispetto a quelli con particelle grandi. Il clima ambientale e il passare del tempo influenzano anche la portata e l'estensione degli agenti atmosferici chimici. Organismi naturali, come batteri, alghe e funghi, sono importanti catalizzatori in questo tipo di invecchiamento. Quelli che producono acido come sottoprodotto digestivo hanno un impatto particolarmente grande sul processo.
