Οι χημικές πρώτες ύλες μπορούν να χωριστούν σε μία από τις τρεις μεγάλες κατηγορίες που χρησιμοποιούνται από μια μεγάλη ποικιλία βιομηχανιών παγκοσμίως. Οι πιο βασικές μεταξύ των διαθέσιμων πρώτων υλών είναι οι ακατέργαστες ενώσεις που λαμβάνονται σε ακάθαρτη μορφή από τη φύση, οι οποίες περιλαμβάνουν προϊόντα βραχυπρόθεσμης βιολογικής προέλευσης, όπως ξύλο από τη δασοκομία, κοιτάσματα ορυκτών και πετρέλαιο. Ένα άμεσο υποπροϊόν της διύλισης ορισμένων από αυτά τα υλικά παράγει ένα άλλο ευρύ φάσμα χημικών πρώτων υλών που είναι γνωστά ως βιομηχανικά ορυκτά. Αυτό περιλαμβάνει ενώσεις όπως ο άργιλος, ο χαλαζίας και το μετάλλευμα βωξίτη, όπου οι χημικές ουσίες σε αυτό το στάδιο διύλισης είναι συνήθως 85% έως 98% καθαρές. Η επόμενη ευρέως χρησιμοποιούμενη ομάδα χημικών πρώτων υλών καλύπτει ανόργανες ενώσεις με καθαρότητα 98% έως 99.9%, με παραδείγματα καθαρισμένα οξείδια μετάλλων όπως οξείδιο σιδήρου και συνθετικές χημικές ουσίες όπως υδροξείδιο νατρίου, NaOH, που χρησιμοποιούνται ως καταλύτες και αντιδραστήρια για βιομηχανική χρήση διαδικασίες.
Η πιο συχνά διαθέσιμη και συλλεγόμενη χημική πρώτη ύλη που αναπληρώνεται τακτικά από τη φύση είναι η κυτταρίνη, ακολουθούμενη από τη λιγνίνη. Και οι δύο ενώσεις μαζί αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της κυτταρικής δομής στα φυτικά κυτταρικά τοιχώματα και τα ξυλώδη τμήματα των δέντρων. Εκτός από τη χρήση κυτταρίνης και λιγνίνης για την παραγωγή πρώτων υλών όπως ξυλεία για κτίρια ή χαρτί, οι ενώσεις είναι επίσης ζωτικής σημασίας για την παραγωγή βιοκαυσίμων, ως συνδετικό παράγοντα στις κόλλες και για πολλά άλλα προϊόντα. Ως πρόδρομη χημική πρώτη ύλη για πολλά από αυτά τα εμπορικά προϊόντα, η κυτταρίνη και η λιγνίνη μετατρέπονται σε χαρτί ή ξυλοπολτό, και οι εκτιμήσεις είναι ότι, από το 2000, πάνω από 334,000,000 μετρικοί τόνοι χαρτοπολτού παράγονταν παγκοσμίως κάθε χρόνο. Η μεγαλύτερη ποσότητα από αυτό σε 131,000,000 μετρικούς τόνους παράγεται από δέντρα, αλλά άλλες πηγές περιλαμβάνουν ανακυκλωμένο χαρτί και απόβλητα καλλιεργειών από διάφορους τύπους ινωδών φυτών.
Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες βιομηχανικές πρώτες ύλες περιλαμβάνουν τον χαλαζία, ο οποίος μπορεί να υπάρχει ως ορυκτά ποιότητας πολύτιμων λίθων όπως ο ίασπης και ο όνυχας, ή η κοινή άμμος που χρησιμοποιείται για την κατασκευή μικροεπεξεργαστών γυαλιού και πυριτίου. Το πετρέλαιο είναι μια άλλη βιομηχανική πρώτη ύλη που εξευγενίζεται σε μια μεγάλη ποικιλία από καθαρά καύσιμα υδρογονανθράκων και εκατοντάδες διαφορετικούς τύπους πλαστικών. Μεταξύ των βιομηχανικών πρώτων υλών με βάση τα ορυκτά που έχουν μεγάλη ζήτηση από τη βιομηχανία είναι αυτές που περιέχουν μέταλλα όπως ο μόλυβδος, ο σίδηρος και ο χαλκός. Άλλες πολύ σημαντικές χημικές πρώτες ύλες για τη βιομηχανία περιλαμβάνουν τον ασβεστόλιθο που χρησιμοποιείται για την παραγωγή τσιμέντου και σκυροδέματος, και τον καολίνη, ένα αργιλοπυριτικό ορυκτό που χρησιμοποιείται για την κατασκευή όλων, από υαλοβάμβακα μέχρι κεραμικά και χρώματα.
Οι βιομηχανικές χημικές ουσίες είναι οι πιο εξευγενισμένες χημικές πρώτες ύλες, καθώς αποτελούνται σχεδόν εξ ολοκλήρου από τη δραστική ένωση. Αυτά κυμαίνονται σε ένα ευρύ φάσμα από το αιθυλένιο που χρησιμοποιείται για την κατασκευή πλαστικών έως την αμμωνία που χρησιμοποιείται ως λίπασμα και διαλύτης. Το θειικό οξύ, το ανθρακικό νάτριο και τα χημικά στοιχεία όπως το χλώριο είναι επίσης χημικές πρώτες ύλες που απαιτούνται για πολλές διαδικασίες παραγωγής. Άλλα χημικά στοιχεία που είναι απαραίτητα για τη βιομηχανία του 21ου αιώνα περιλαμβάνουν το άζωτο και το οξυγόνο, τα οποία χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο άλλων χημικών αντιδράσεων ή για την επιτάχυνσή τους μέσω της οξείδωσης.