Conservarea chimică a alimentelor a fost practicată încă de când omul a început pentru prima dată să depoziteze alimente pentru utilizare ulterioară. Depozitarea alimentelor a ridicat problema deteriorării, cauzată de obicei de microorganisme precum bacteriile, ciupercile și drojdiile. Pe lângă faptul că face alimentele necomestibile sau neapetisante, activitatea microbiană ar putea duce la otrăviri alimentare potențial fatale. De-a lungul istoriei, o mare varietate de substanțe chimice au fost folosite pentru a preveni deteriorarea alimentelor, iar utilizarea lor datează cu mult înainte de momentul în care a fost suspectată pentru prima dată existența microorganismelor. Aceste substanțe chimice variază de la substanțe naturale, cum ar fi sarea, zahărul, salitrul și condimentele, până la aditivi alimentari moderni, cum ar fi benzoații, sorbații și sulfiții.
Doi dintre cei mai vechi conservanți alimentari sunt sarea și zahărul, care acționează prin eliminarea apei din celulele microbiene vii, provocând moartea sau împiedicând creșterea. Aproximativ șase ori mai mult zahăr decât sare trebuie folosit pentru a obține efectul dorit, dar ambele trebuie utilizate în cantități relativ mari pentru a fi eficiente, iar acest lucru limitează, evident, utilizarea lor, deoarece vor conferi o aromă puternică alimentelor, în special în cazul sării. Prin urmare, ele sunt folosite acolo unde gusturile lor vor completa pe cele ale alimentelor, așa că sarea este folosită pentru carne și zahărul pentru fructe. Multe ierburi și condimente conțin substanțe chimice care pot ucide microorganismele și acestea au fost, de asemenea, folosite ca conservanți. Usturoiul, ceapa, ienibaharul și oregano sunt deosebit de eficiente în uciderea bacteriilor.
Azotatul de sodiu și potasiu, cunoscut și sub denumirea de salpetru, au fost folosiți pentru conservarea și vindecarea cărnii de secole și sunt încă folosiți astăzi. Bacteriile reduc nitrații (NO3-) la nitriți (NO2-) și apoi la oxid nitric (NO), care distruge enzima ferredoxina, folosită de unele bacterii pentru a-și obține energia, de exemplu Clostridium botulinum, bacteria care provoacă botulismul. Din acest motiv, nitrații sau nitriții sunt considerați esențiali în produsele din carne curată, precum șunca, slănina și cârnații. Această formă de conservare chimică a alimentelor este, totuși, controversată; nitriții pot reacționa cu substanțele chimice din carne pentru a forma nitrozamine, care sunt cancerigene. Nitrații și nitriții nu sunt eficienți împotriva microorganismelor care nu folosesc ferredoxină, de exemplu Salmonella.
Printre metodele de conservare chimică a alimentelor introduse în secolul al XX-lea se numără utilizarea sărurilor unor acizi organici, precum acizii benzoic, propionoic și sorbic – de exemplu benzoatul de sodiu, propionat de sodiu și sorbat de potasiu. Pe măsură ce sunt absorbite în celulele microbiene, aceste substanțe chimice interferează cu sistemul de transport celular, care permite absorbția nutrienților prin membrana celulară, prevenind creșterea. Sunt eficiente împotriva unei game largi de bacterii și mucegaiuri în concentrații scăzute și nu afectează de obicei aroma alimentelor; cu toate acestea, în general funcționează cel mai bine la pH destul de scăzut, ceea ce le face cele mai potrivite pentru utilizare în alimente acide, cum ar fi sucul de fructe, băuturile carbogazoase și sosurile pentru salate. Parabenii – esterii acidului hidroxiparabenzoic – sunt eficienți într-o gamă mai largă de pH-uri.
Sulfiții și metabisulfiții eliberează dioxid de sulf, care se dizolvă în apă pentru a forma acid sulfuros. Acest lucru pare să funcționeze într-un mod similar cu acizii organici și este deosebit de eficient împotriva drojdiilor și mucegaiurilor, inclusiv a ciupercilor care produc aflatoxine. Acești conservanți sunt adesea folosiți în fructele uscate și în vin; cu toate acestea, utilizarea lor nu este permisă în carne, deoarece înroșesc culoarea și pot ascunde mirosul de putregai, făcând carnea stricat să pară proaspătă. Unii bolnavi de astm bronșic sunt foarte sensibili la dioxidul de sulf și derivații acestuia și trebuie să evite alimentele și băuturile care conțin niveluri relativ ridicate de sulfiți.
Utilizarea antibioticelor pentru conservarea chimică a alimentelor nu este permisă în majoritatea țărilor, deoarece poate duce la apariția unor tulpini de bacterii rezistente la antibiotice. Cu toate acestea, bacteriocina nisina este uneori folosită deoarece, spre deosebire de majoritatea bacteriocinelor, este eficientă împotriva unei game largi de microorganisme. Se adaugă la unele produse din brânză procesată și la unele conserve.
Alimentele și recipientele pentru alimente sunt uneori tratate cu anumite substanțe chimice înainte de a fi ambalate, spre deosebire de adăugarea de conservanți. De exemplu, fructele sunt adesea fumigate cu oxizi de etilenă și propilenă pentru a inhiba mucegaiul. Diverse arome și antioxidanți adăugați alimentelor pot ajuta, de asemenea, la conservarea acestora.