Хемосо́рбция (от хемо... и сорбция), избирательный процесс сорбции компонента из газовой (паровой) фазы или раствора твёрдым или жидким сорбентом, сопровождающийся химической реакцией в поверхностном слое с образованием новых химических соединений. Обычно хемосорбция требует энергии активации, поэтому проводится при повышенной температуре. Выделение теплоты при хемосорбции за счёт экзотермической реакции способствует её интенсификации. Хемосорбция – селективна и зависит от химического сродства сорбента и извлекаемого вещества. В отличие от физической сорбции, хемосорбция чаще всего необратима. На скорость хемосорбции существенно влияют величина и структура поверхности сорбента, температура, концентрация извлекаемого компонента в смеси. Применяется в процессах защиты окружающей среды, в химической и других отраслях промышленности.