Τα χημικά πρόσθετα τροφίμων μπορούν να προέρχονται είτε από συνθετικές είτε από φυσικές πηγές και συνήθως χρησιμοποιούνται για έναν από τους τέσσερις σκοπούς. Χρησιμεύουν ως συντηρητικά τροφίμων για να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής και να αποτρέπουν την αλλοίωση σε συνθήκες ζέστης και υγρασίας, χρησιμοποιούνται ως χρωστικές ουσίες και ενισχυτικά γεύσης ή προστίθενται για να αυξήσουν τη θρεπτική αξία των τροφίμων. Τα επεξεργασμένα τρόφιμα τείνουν να έχουν πολλά χημικά πρόσθετα τροφίμων που εισάγονται στα προϊόντα σε μικρές ποσότητες, αλλά το πιο κοινό πρόσθετο τροφίμων χύμα είναι αυτά που έχουν σχεδιαστεί ως ενισχυτικά γεύσης. Αυτά περιλαμβάνουν φυσική ζάχαρη, σιρόπι καλαμποκιού με υψηλή περιεκτικότητα σε φρουκτόζη και τεχνητά γλυκαντικά όπως η ασπαρτάμη. Άλλα κοινά ενισχυτικά γεύσης περιλαμβάνουν γλουταμινικό νάτριο (MSG) και φυσικά μπαχαρικά είτε συνθετικής είτε φυσικής προέλευσης, όπως οι γεύσεις δυόσμος, αμύγδαλο και βανίλια.
Ενώ τα γλυκαντικά είναι η πιο κοινή κατηγορία προσθέτων τροφίμων, δύο άλλα που προστίθενται ειδικά για οφέλη για την υγεία είναι επίσης πολύ διαδεδομένα. Αυτά περιλαμβάνουν το ανόργανο ιώδιο, το οποίο συνήθως προστίθεται ως ιωδιούχο κάλιο για να χρησιμεύσει και ως συντηρητικό και για την πρόληψη των παθήσεων του θυρεοειδούς που προκαλούνται από την έλλειψη της ένωσης στη διατροφή, και η βιταμίνη D, η οποία προστίθεται στο γάλα για την πρόληψη ασθενειών των οστών καθώς και προάγουν την υγεία των ματιών και του δέρματος. Τόσο ιώδιο όσο και βιταμίνη D έχουν προστεθεί στα τρόφιμα στις ΗΠΑ από τη δεκαετία του 1920 και του 1930.
Ένας άλλος βασικός τομέας όπου χρησιμοποιούνται φυσικά πρόσθετα για την ενίσχυση της θρεπτικής αξίας ενός τροφίμου είναι η προσθήκη βιταμινών Β, σιδήρου και φολικού οξέος στο επεξεργασμένο λευκό αλεύρι. Οι περισσότερες από αυτές τις βιταμίνες υπάρχουν φυσικά στο αλεύρι αλλά χάνονται κατά τη διαδικασία άλεσης. Έχουν προστεθεί ξανά στο τελικό προϊόν από τη δεκαετία του 1940 για την πρόληψη ασθενειών όπως η πελλάγρα και το beriberi σε παιδιά και ενήλικες και η δισχιδής ράχη στα νεογνά.
Ενώ τα τεχνητά πρόσθετα μπορούν να εμπίπτουν σε ένα εύρος περίπου 20 διαφορετικών κατηγοριών. Από αντισυσσωματωτικούς παράγοντες μέχρι γαλακτωματοποιητές και υγροσκοπικά, αρκετά από τα πιο κοινά χρησιμοποιούνται για την πρόληψη της αλλοίωσης των φυσικών λιπών και ελαίων στα τρόφιμα. Αυτά τα χημικά πρόσθετα τροφίμων περιλαμβάνουν βουτυλιωμένη υδροξυανισόλη (BHA) και βουτυλιωμένο υδροξυτολουόλιο (BHT), καθώς και υποκατάστατα λίπους με γεύση λίπους, όπως εστέρες ολέστρας και στερόλης. Άλλα χημικά πρόσθετα τροφίμων που χρησιμοποιούνται τόσο ως υποκατάστατα λίπους όσο και ως σταθεροποιητές ή συντηρητικά τροφίμων είναι κόμμεα που λαμβάνονται από διάφορα φυτά όπως τα φύκια. Αυτά περιλαμβάνουν καραγενάνη, κόμμι γκουάρ, κόμμι χαρουπιού και άλλα γνωστά πρόσθετα όπως η ξανθάνη και τα αραβικά κόμμεα.
Από τα εκατοντάδες διαφορετικά χημικά πρόσθετα τροφίμων, δύο κατηγορίες συντηρητικών που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι γνωστό ότι προκαλούν υπερβολικά προβλήματα υγείας. Αυτές περιλαμβάνουν ενώσεις νιτρικού νατρίου, οι οποίες μπορούν να χρησιμεύσουν στον πολλαπλό ρόλο να είναι συντηρητικά, χρωστικοί παράγοντες και αρωματικοί παράγοντες ταυτόχρονα, και χρησιμοποιούνται ευρέως στα αλλαντικά καθώς και αλλού για την πρόληψη της ανάπτυξης βακτηρίων. Τα θειώδη είναι μια άλλη ευρεία κατηγορία χημικών προσθέτων τροφίμων που χρησιμοποιούνται για την πρόληψη του αποχρωματισμού των αποξηραμένων φρούτων και για τη διατήρηση φρέσκων θαλασσινών όπως οι γαρίδες και ο αστακός. Αυτές οι ενώσεις είναι ιδιαίτερα ενοχλητικές για άτομα με άσθμα και ορισμένους τύπους αλλεργιών, καθώς, σε αρκετά υψηλές συγκεντρώσεις, μπορούν να προκαλέσουν αναφυλακτικό σοκ που μπορεί να οδηγήσει σε θάνατο εάν δεν αντιμετωπιστεί άμεσα.