環境科學的一個分支學科。它主要是運用化學的理論和方法，鑒定和測量化學污染物在大氣圈、水圈、土壤-巖石圈和生物圈中的含量，研究它們在環境中存在形態及其遷移、轉化和歸宿的規律。
形成 環境化學是在無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、化學工程學的基礎上形成的。人們對於水化學、大氣化學、土壤化學等早就開始研究。但研究工作主要是圍繞著資源的開發和利用進行的，很少註意環境污染問題。後來，，人們大量使用煤作燃料，底層大氣中的二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮以及顆粒物等含量不斷增加，以至接連發生由煤煙引起的煙霧污染事件。第二次世界大戰後，又大量使用石油作燃料，出現瞭光化學煙霧污染問題，從而使人們對大氣的化學研究從還原性煙霧的研究，發展到氧化性煙霧的研究，包括對臭氧、過氧乙酰硝酸酯、烴類、醛類、酮類、鉛塵、酸霧的分佈狀況、生成機理和化學反應動力學的研究。另外，核爆炸把放射性塵埃拋射至平流層，造成全球性放射性污染，超聲速飛機在平流層飛行，排出大量的氮氧化物等，對臭氧層有破壞作用，又使大氣的化學研究的范圍從對流層擴展到平流層。
隨著城市的擴大和工業的發展，大量的生活污水和工業廢水排入水體。進入水體的化學物質，或者通過飲水，或者通過食物鏈危害人體健康，促使人們對水體的化學研究從生化耗氧、自然凈化、衛生學等方面的研究發展到水的環境毒理學、水生生態平衡等方面的研究。進入水體的化學物質即使數量很少，通過生物富集，最終也會危害人類，所以，化學物質的量的研究，也從常量發展到微量和痕量；對人體健康影響的研究，也從常量的急性中毒轉向微量的慢性中毒。
化學肥料和農藥的施用，以及工業和生活廢棄物進入土壤，造成農藥、重金屬和其他化學物質在土壤中的積累，並進入農作物中。日本的痛痛病事件，主要是用含鎘的礦山廢水灌溉農田的結果；農藥稻瘟醇進入稻稈，在堆肥中分解為四氯苯甲酸，含有這種物質的肥料可引起秧苗畸形。因此，人們對土壤的化學研究也從研究土壤的化學物質的分佈、積累、遷移、轉化等方面的宏觀研究，逐漸發展到從細胞水平研究其毒性影響以及致畸、致突變、致癌作用的機理等方面的微觀研究。在此基礎上，尤其是60年代以後，對化學物質在大氣、水體、土壤等自然環境中引起的化學現象的研究，發展迅速，一些原來不受重視的化學問題，從保護自然生態和人體健康的角度出發，成為重要的、急待解決的問題。為瞭探討這些問題，逐漸發展瞭新的研究方法和手段，提出瞭新的觀點和理論，形成一門新的化學分支學科──環境化學。另一方面，環境化學與環境科學的其他分支有著密切聯系，因而它又是環境科學的一個組成部分。
特點 環境中的化學污染物一般情況下是人工合成的和環境中原來有的天然污染物共存。而且，各種污染物在環境中可以發生化學反應或物理變化，即使是一種化學污染物，所含的元素也有不同的化合價和化合態的變化。這就決定瞭環境化學研究的對象是一個多組分、多介質的復雜體系。
化學污染物在環境中的含量是很低的，一般隻有百萬分之幾(ppm)或十億分之幾(ppb)的水平，但是分佈范圍廣大，且處於很快的遷移或轉化之中。為瞭求得這些化學污染物在環境中的含量和污染程度，不僅要對污染物進行定性和定量的檢測，而且還要對其毒性和影響作出鑒定。這就決定瞭環境化學的分析技術和方法具有一些新的特點，如要求對污染物進行靈敏、準確、連續、自動的分析等。
研究化學污染物在環境中的遷移、轉化和歸宿，特別是污染物在環境中的積累、相互作用和生物效應等問題，包括化學污染物致畸、致突變、致癌的生化機理，化學物質的結構與毒性之間的相關性，多種污染物毒性的協同作用和拮抗作用的化學機理，以及化學污染物在食物鏈傳遞中的生化過程等問題，需要應用化學、生物學、醫學和地學等許多學科的基礎理論和方法來進行研究，從而推動瞭環境化學和這些學科互相滲透，互相促進。因此環境化學具有跨學科的特點。
內容 目前環境化學的基礎理論尚處於發展過程中。環境化學的研究領域主要有：
環境污染化學 研究化學污染物在環境中的變化，包括遷移、轉化過程中的化學行為、反應機理、積累和歸宿等方面的規律。化學污染物質在大氣、水體、土壤中遷移，並伴隨著發生一系列化學的、物理的變化，形成瞭大氣污染化學、水污染化學、土壤污染化學和污染生態化學。
在環境這個開放體系中，參與反應的物質品種多，含量低，反應復雜，影響因素很多，促進反應的光能和熱能又難以準確模擬。因此必須發展新的技術和理論來進行研究。如近年來運用系統分析方法，研究多元和多介質體系中污染物遷移和轉化反應機理，就為進行環境污染的預測、預報，以及環境質量評價等提供瞭科學的依據。
環境分析化學和環境監測 取得環境污染各種數據的主要手段。要得知化學物質在環境中的本底水平和污染現狀，必須應用化學分析技術。環境中污染物種類繁多，而且含量極低，相互作用後的情況則更為復雜，因此要求采取靈敏度高、準確度高、重現性好和選擇性也好的手段。不僅對環境中的污染物做定性和定量的檢測，還對它們的毒性，尤其是長期低濃度效應進行鑒定；這就要應用各種專門設計的精密儀器，結合各種物理和生物的手段進行快速、可靠的分析。為瞭掌握區域環境的實時污染狀況及其動態變化，還必須應用自動連續監測和衛星遙感等新技術。
由於環境分析和監測的需要，必須在采樣方法、樣品保存方面，在信息傳遞、數據統計和處理方面，在分析方法和技術方面進行革新；必須在分析方法、樣品、儀器設備方面實行規范化、標準化。
此外，污染物的生物效應是當前環境化學研究領域裡十分活躍的研究課題，它綜合運用化學、生物、醫學三方面的理論和方法，研究化學污染物造成的生物效應，如致畸、致突變、致癌的生物化學機理，化學物質的結構與毒性的相關性，多種污染物毒性的協同和拮抗作用的化學機理，污染物食物鏈作用的生物化學過程等。隨著分析技術和分子生物學的發展，環境污染的生物化學研究取得很大進展，並與環境生物學、環境醫學相互交叉滲透，成為當前生命科學的一個重要組成部分。
環境化學的興起和發展，為人類保護、改善環境提供瞭化學方面的依據。一些研究課題受到人們的重視，如：①大氣平流層中臭氧層破壞的過程和速度，以及由此而造成的影響；②農藥、硫酸煙霧在大氣中的反應動力學及其變化過程；③酸雨的形成和危害；④大氣中二氧化碳的積累及其溫室效應；⑤致畸、致突變和致癌物質的篩選，以及污染物的致畸、致突變、致癌性與其化學結構間的關系；⑥有毒物質毒性產生的機理，拮抗和協同作用的機理，及其與化學結構的關系；⑦新的污染物的發現和鑒定；⑧分析方法的探討和分析技術的改進；⑨衛星監測系統和光學遙感系統的研制等。