Kemijsko konzerviranje hrane prakticira se otkad je čovjek počeo pohranjivati hranu za kasniju upotrebu. Skladištenje hrane pokrenulo je problem kvarenja, obično uzrokovanog mikroorganizmima poput bakterija, gljivica i kvasaca. Osim što hranu čini nejestivom ili neukusnom, aktivnost mikroba može dovesti do potencijalno smrtonosnog trovanja hranom. Kroz povijest se koristio širok raspon kemikalija kako bi se spriječilo kvarenje hrane, a njihova upotreba datira znatno prije trenutka kada se prvi put posumnjalo na postojanje mikroorganizama. Te kemikalije se kreću od prirodnih tvari, kao što su sol, šećer, salitra i začini, do modernih dodataka hrani kao što su benzoati, sorbati i sulfiti.
Dva od najstarijih konzervansa za hranu su sol i šećer, koji djeluju tako što uklanjaju vodu iz živih mikrobnih stanica, uzrokujući smrt ili sprječavajući rast. Za postizanje željenog učinka potrebno je utrošiti otprilike šest puta više šećera od soli, ali obje se moraju koristiti u relativno velikim količinama da bi bile učinkovite, a to očito ograničava njihovu upotrebu jer će hrani dati jak okus, posebno u slučaju soli. Stoga se zapošljavaju tamo gdje će njihovi okusi biti u skladu s ukusima hrane, pa se sol koristi za meso, a šećer za voće. Mnoge biljke i začini sadrže kemikalije koje mogu ubiti mikroorganizme, a one su također korištene kao konzervansi. Češnjak, luk, piment i origano posebno su učinkoviti u ubijanju bakterija.
Natrijev i kalijev nitrat, također poznat kao salitra, stoljećima su se koristili za konzerviranje i sušenje mesa, a koriste se i danas. Bakterije reduciraju nitrate (NO3-) u nitrite (NO2-), a zatim u dušikov oksid (NO), koji uništava enzim feredoksin, koji neke bakterije koriste za dobivanje energije, na primjer Clostridium botulinum, bakterija koja uzrokuje botulizam. Zbog toga se nitrati ili nitriti smatraju bitnim u suhomesnatim proizvodima, kao što su šunka, slanina i kobasice. Ovaj oblik kemijskog konzerviranja hrane je, međutim, kontroverzan; nitriti mogu reagirati s kemikalijama u mesu stvarajući nitrozamine, koji su kancerogeni. Nitrati i nitriti nisu učinkoviti protiv mikroorganizama koji ne koriste feredoksin — na primjer salmonelu.
Među metodama kemijskog konzerviranja hrane uvedene u 20. stoljeću je uporaba soli nekih organskih kiselina, kao što su benzojeva, propionska i sorbinska kiselina — na primjer natrijev benzoat, natrijev propionat i kalijev sorbat. Nakon što se apsorbiraju u mikrobne stanice, ove kemikalije ometaju transportni sustav stanice što omogućuje apsorpciju hranjivih tvari kroz staničnu membranu, sprječavajući rast. Učinkoviti su protiv širokog spektra bakterija i plijesni u niskim koncentracijama i obično ne utječu na okus hrane; međutim, oni općenito najbolje djeluju pri prilično niskom pH, što ih čini najprikladnijima za upotrebu u kiseloj hrani kao što su voćni sok, gazirana pića i preljevi za salatu. Parabeni — esteri hidroksiparabenzojeve kiseline — učinkoviti su u širem rasponu pH vrijednosti.
Sulfiti i metabisulfiti oslobađaju sumpor dioksid, koji se otapa u vodi i tvori sumpornu kiselinu. Čini se da djeluje na sličan način kao i organske kiseline, a posebno je učinkovit protiv kvasaca i plijesni, uključujući gljive koje proizvode aflatoksine. Ovi se konzervansi često koriste u suhom voću i vinu; međutim, njihova upotreba nije dopuštena u mesu jer pocrvene i mogu prikriti miris truljenja, čineći pokvareno meso svježim. Neki oboljeli od astme vrlo su osjetljivi na sumpor dioksid i njegove derivate te moraju izbjegavati hranu i piće koji sadrže relativno visoke razine sulfita.
Upotreba antibiotika za kemijsko konzerviranje hrane nije dopuštena u većini zemalja, jer može dovesti do pojave sojeva bakterija otpornih na antibiotike. Međutim, bakteriocin nizin se ponekad koristi jer je – za razliku od većine bakteriocina – učinkovit protiv širokog spektra mikroorganizama. Dodaje se nekim proizvodima od topljenog sira, a nekima i konzervama.
Spremnici za hranu i hranu ponekad se tretiraju određenim kemikalijama prije pakiranja, za razliku od dodavanja konzervansa. Na primjer, voće se često fumigira oksidima etilena i propilena kako bi se spriječila plijesan. Različite arome i antioksidansi dodani hrani također mogu pomoći u njenom očuvanju.