Cheminis maisto konservavimas buvo praktikuojamas nuo tada, kai žmogus pirmą kartą pradėjo laikyti maistą vėlesniam naudojimui. Maisto saugojimas iškėlė gedimo problemą, kurią dažniausiai sukelia mikroorganizmai, tokie kaip bakterijos, grybeliai ir mielės. Mikrobų veikla gali ne tik paversti maistą nevalgomu ar neapetitu, bet ir sukelti potencialiai mirtiną apsinuodijimą maistu. Per istoriją buvo naudojama daugybė įvairių cheminių medžiagų, kad būtų išvengta maisto gedimo, o jų naudojimas prasidėjo gerokai anksčiau, nei buvo įtartas mikroorganizmų egzistavimas. Šios cheminės medžiagos svyruoja nuo natūralių medžiagų, tokių kaip druska, cukrus, salietra ir prieskoniai, iki šiuolaikinių maisto priedų, tokių kaip benzoatai, sorbatai ir sulfitai.
Du iš seniausių maisto konservantų yra druska ir cukrus, kurie pašalina vandenį iš gyvų mikrobų ląstelių ir sukelia mirtį arba neleidžia augti. Norint pasiekti norimą efektą, reikia naudoti maždaug šešis kartus daugiau cukraus nei druskos, tačiau abu turi būti naudojami gana dideliais kiekiais, kad būtų veiksmingi, ir tai akivaizdžiai riboja jų naudojimą, nes jie suteiks maistui stiprų skonį, ypač druskos atveju. Todėl jie naudojami ten, kur jų skonis atitiks maisto skonį, todėl druska naudojama mėsai, o cukrus vaisiams. Daugelyje žolelių ir prieskonių yra cheminių medžiagų, kurios gali sunaikinti mikroorganizmus, be to, jos buvo naudojamos kaip konservantai. Česnakai, svogūnai, kvapieji pipirai ir raudonėliai ypač efektyviai naikina bakterijas.
Natrio ir kalio nitratas, taip pat žinomas kaip salietra, buvo naudojami mėsos konservavimui ir sūdymui šimtmečius ir naudojami iki šiol. Bakterijos paverčia nitratus (NO3-) į nitritus (NO2-), o vėliau į azoto oksidą (NO), kuris sunaikina fermentą ferredoksiną, kurį kai kurios bakterijos naudoja energijai gauti, pavyzdžiui, Clostridium botulinum, bakterija, sukelianti botulizmą. Dėl šios priežasties nitratai arba nitritai laikomi būtinais vytintuose mėsos gaminiuose, tokiuose kaip kumpis, šoninė ir dešros. Tačiau ši cheminio maisto konservavimo forma yra prieštaringa; nitritai gali reaguoti su mėsoje esančiomis cheminėmis medžiagomis ir sudaryti nitrozaminus, kurie yra kancerogeniniai. Nitratai ir nitritai nėra veiksmingi prieš mikroorganizmus, kurie nenaudoja ferredoksino, pavyzdžiui, nuo salmonelių.
Tarp cheminio maisto konservavimo metodų, pristatytų XX amžiuje, galima paminėti kai kurių organinių rūgščių, tokių kaip benzenkarboksirūgštis, propiono ir sorbo rūgštys, druskų, pavyzdžiui, natrio benzoato, natrio propionato ir kalio sorbato, naudojimą. Patekusios į mikrobų ląsteles, šios cheminės medžiagos trukdo ląstelių transportavimo sistemai, kuri leidžia maistinėms medžiagoms įsisavinti per ląstelės membraną, užkertant kelią augimui. Jie yra veiksmingi nuo įvairių bakterijų ir pelėsių esant mažoms koncentracijoms ir paprastai neturi įtakos maisto skoniui; tačiau paprastai jie geriausiai veikia esant gana žemam pH, todėl labiausiai tinka naudoti rūgščiuose maisto produktuose, tokiuose kaip vaisių sultys, gazuoti gėrimai ir salotų padažai. Parabenai – hidroksiparabenzenkarboksirūgšties esteriai – yra veiksmingi esant platesniam pH diapazonui.
Sulfitai ir metabisulfitai išskiria sieros dioksidą, kuris ištirpsta vandenyje ir susidaro sieros rūgštis. Atrodo, kad tai veikia panašiai kaip organinės rūgštys ir yra ypač veiksmingas nuo mielių ir pelėsių, įskaitant grybelius, gaminančius aflatoksinus. Šie konservantai dažnai naudojami džiovintuose vaisiuose ir vyne; tačiau jų naudoti mėsoje neleidžiama, nes jie parausta ir gali užmaskuoti puvimo kvapą, todėl sugedusi mėsa atrodo šviežia. Kai kurie astma sergantys asmenys yra labai jautrūs sieros dioksidui ir jo dariniams, todėl turi vengti maisto ir gėrimų, kuriuose yra palyginti daug sulfitų.
Daugelyje šalių neleidžiama naudoti antibiotikų cheminiam maisto konservavimui, nes tai gali sukelti antibiotikams atsparių bakterijų padermių atsiradimą. Tačiau kartais naudojamas bakteriocinas nizinas, nes, skirtingai nei dauguma bakteriocinų, jis veiksmingas prieš daugybę mikroorganizmų. Jo dedama į kai kuriuos lydyto sūrio gaminius ir kai kuriuos konservuotus maisto produktus.
Maistas ir maisto tara kartais prieš supakavimą apdorojama tam tikromis cheminėmis medžiagomis, o ne pridedama konservantų. Pavyzdžiui, vaisiai dažnai fumiguojami etileno ir propileno oksidais, siekiant užkirsti kelią pelėsiui. Jį išsaugoti gali padėti ir įvairūs kvapiosios medžiagos bei antioksidantai, dedami į maistą.