化學吸附是固體表面與被吸附物間的化學鍵力起作用的結果。這類型的吸附需要一定的活化能，故又稱“活化吸附”。這種化學鍵親和力的大小可以差別很大，但它大大超過物理吸附的范德華力。化學吸附放出的吸附熱比物理吸附所放出的吸附熱要大得多，達到化學反應熱這樣的數量級。而物理吸附放出的吸附熱通常與氣體的液化熱相近。化學吸附往往是不可逆的，而且脫附后，脫附的物質常發生了化學變化不再是原有的性狀，故其過程是不可逆的。化學吸附的速率大多進行得較慢，吸附平衡也需要相當長時間才能達到，升高溫度可以大大地增加吸附速率。對于這類吸附的脫附也不易進行，常需要很高的溫度才能把被吸附的分子逐出去。人們還發現，同一種物質，在低溫時，它在吸附劑上進行的是物理吸附，隨著溫度升高到一定程度，就開始發生化學變化轉為化學吸附，有時兩種吸附會同時發生。化學吸附在催化作用過程中占有很重要的地位。