I processi chimici riguardano soprattutto il substrato pedogenetico e meno la roccia madre. I componenti del substrato reagiscono con l'acqua e altri acidi presenti nel terreno e si trasformano in nuovi composti chimici.

I principali fattori determinanti un’alterazione chimica del substrato sono l'acqua e i soluti in essa presenti come l'ossigeno e l'anidride carbonica. La loro azione avviene secondo differenti processi.

 Carbonatazione

È il processo chimico che determina lo scioglimento del calcare per opera dell'acido carbonico; questo si forma dall'anidride carbonica e dall'acqua presente nel terreno. Da questo processo di carbonatazione si ottiene il bicarbonato di calcio che risulta essere un composto molto solubile in acqua; per questo nei terreni in cui è presente si trovano molti ioni calcio.

 Idrolisi

È un processo chimico che subiscono alcuni tipi di rocce (silicati) per l'azione degli ioni H+ e OH- prodotti dalla dissociazione dell'acqua. Questi ioni sostituiscono i metalli componenti la roccia e determinano la formazione di nuovi tipi di minerali.

 Ossidazione

L'ossidazione dei minerali del terreno è dovuta all'ossigeno dell'acqua e a quello atmosferico che penetra nel suolo per diffusione. Metalli come il ferro, il magnesio e alcuni loro composti  se non vengono rapidamente ossidati sono facilmente dilavati. La carenza di questi elementi nel terreno ha ripercussioni negative a livello agronomico in quanto non consente un normale sviluppo dei vegetali.

 Solubilizzazione

È il processo per il quale i minerali che presentano un elevato gradiente di solubilità si sciolgono nell'acqua per reazione chimica.