L'erosione chimica si verifica quando l'acqua trasporta minerali disciolti lontano dalle loro rocce di origine. Segue l'alterazione chimica, che deriva dall'alterazione chimica della roccia con l'acqua. L'erosione chimica è più comune con il calcare; l'acqua piovana leggermente acida scioglie il carbonato di calcio nella roccia e lo ridefinisce, a volte molto lontano, come nelle stalagmiti e nelle stalattiti. Attraverso l'ossidazione, l'erosione chimica si verifica anche in qualche misura con minerali ignei instabili e rocce ricche di ferro.
L'esposizione agli agenti atmosferici chimici rientra in tre tipi principali. La dissoluzione avviene con calcare ed è notoriamente responsabile delle grotte calcaree. Nell'ossidazione, le superfici delle rocce ricche di ferro sono ossidate in presenza di acqua, alterando la superficie e dandole un aspetto rossastro. L'idrolisi si verifica quando determinati minerali di silicato, come i feldspati, sono chimicamente modificati in argilla, quarzo e composti basici in soluzione. La dissoluzione e l'idrolisi sono più probabili dell'ossidazione a causare l'erosione.
L'acqua corrente che causa l'erosione chimica può anche causare l'erosione fisica nelle stesse rocce. La pioggia è naturalmente leggermente acida, poiché l'acqua dissolve il biossido di carbonio nell'atmosfera per creare acido carbonico. Il processo di erosione è esacerbato dalle piogge acide, che si verificano quando lo zolfo e altri composti atmosferici si combinano con l'acqua per formare acidi più potenti.
