Kemično konzerviranje živil se izvaja že odkar je človek začel hraniti hrano za kasnejšo uporabo. Skladiščenje hrane je sprožilo problem kvarjenja, ki ga običajno povzročajo mikroorganizmi, kot so bakterije, glive in kvasovke. Poleg tega, da postane hrana neužitna ali neprimerna, lahko mikrobna aktivnost povzroči potencialno smrtno zastrupitev s hrano. Skozi zgodovino se je za preprečevanje kvarjenja hrane uporabljalo najrazličnejše kemikalije, njihova uporaba pa sega veliko pred točko, ko je bil prvič sum na obstoj mikroorganizmov. Te kemikalije segajo od naravnih snovi, kot so sol, sladkor, salitra in začimbe, do sodobnih aditivov za živila, kot so benzoati, sorbati in sulfiti.
Dva najstarejša konzervansa za živila sta sol in sladkor, ki delujeta tako, da odstranjujeta vodo iz živih mikrobnih celic, kar povzroča smrt ali preprečuje rast. Za dosego želenega učinka je treba porabiti približno šestkrat več sladkorja kot soli, vendar je treba za učinkovitost oboje uporabiti v sorazmerno velikih količinah, kar očitno omejuje njuno uporabo, saj bosta hrani dala močan okus, zlasti v primeru soli. Zato jih uporabljajo tam, kjer se njihov okus dopolnjuje z okusi živil, zato se sol uporablja za meso, sladkor pa za sadje. Številna zelišča in začimbe vsebujejo kemikalije, ki lahko ubijejo mikroorganizme in so bile uporabljene tudi kot konzervansi. Česen, čebula, piment in origano so še posebej učinkoviti pri ubijanju bakterij.
Natrijev in kalijev nitrat, znan tudi kot salitra, se že stoletja uporabljata za konzerviranje in sušenje mesa in se uporabljata še danes. Bakterije reducirajo nitrate (NO3-) v nitrite (NO2-) in nato v dušikov oksid (NO), ki uniči encim feredoksin, ki ga uporabljajo nekatere bakterije za pridobivanje energije, na primer Clostridium botulinum, bakterija, ki povzroča botulizem. Zaradi tega so nitrati ali nitriti bistveni v suhomesnatih izdelkih, kot so šunka, slanina in klobase. Ta oblika kemičnega konzerviranja hrane pa je sporna; nitriti lahko reagirajo s kemikalijami v mesu in tvorijo nitrozamine, ki so rakotvorni. Nitrati in nitriti niso učinkoviti proti mikroorganizmom, ki ne uporabljajo feredoksina – na primer salmonelo.
Med metodami kemičnega konzerviranja živil, uvedenimi v 20. stoletju, je uporaba soli nekaterih organskih kislin, kot so benzojska, propionska in sorbinska kislina – na primer natrijev benzoat, natrijev propionat in kalijev sorbat. Ko se te kemikalije absorbirajo v mikrobne celice, ovirajo celični transportni sistem, kar omogoča, da se hranila absorbirajo skozi celično membrano, kar preprečuje rast. Učinkoviti so proti širokemu spektru bakterij in plesni pri nizkih koncentracijah in običajno ne vplivajo na okus hrane; vendar na splošno najbolje delujejo pri dokaj nizkem pH, zaradi česar so najbolj primerni za uporabo v kislih živilih, kot so sadni sok, gazirane pijače in solatni prelivi. Parabeni – estri hidroksiparabenzojske kisline – so učinkoviti v širšem razponu pH.
Sulfiti in metabisulfiti sproščajo žveplov dioksid, ki se raztopi v vodi in tvori žveplovo kislino. Zdi se, da deluje na podoben način kot organske kisline in je še posebej učinkovit proti kvasovkam in plesni, vključno z glivami, ki proizvajajo aflatoksine. Ti konzervansi se pogosto uporabljajo v suhem sadju in vinu; vendar njihova uporaba v mesu ni dovoljena, saj pordečijo barvo in lahko prikrijejo vonj po gnitju, zaradi česar je pokvarjeno meso videti sveže. Nekateri bolniki z astmo so zelo občutljivi na žveplov dioksid in njegove derivate in se morajo izogibati hrani in pijači, ki vsebujeta relativno visoke ravni sulfitov.
Uporaba antibiotikov za kemično konzerviranje hrane v večini držav ni dovoljena, saj lahko povzroči nastanek na antibiotike odpornih sevov bakterij. Vendar pa se včasih uporablja bakteriocin nizin, saj je – za razliko od večine bakteriocinov – učinkovit proti širokemu spektru mikroorganizmov. Dodaja se nekaterim izdelkom iz topljenega sira in nekaterim konzerviranim živilom.
Posode za hrano in živila so včasih pred pakiranjem obdelane z določenimi kemikalijami, v nasprotju z dodajanjem konzervansov. Na primer, sadje se pogosto zaplini z oksidi etilena in propilena, da se prepreči plesen. Različne arome in antioksidanti, dodani hrani, lahko pomagajo tudi pri ohranjanju.