Хімічне очищення використовується як самостійний метод або як попередній перед фізико-хімічним та біологічним очищенням. Його використовують для зниження корозійної активності стічних вод, видалення з них важких металів, очищення стоків гальванічних дільниць, для окислення сірководню та органічних речовин, для дезинфекції води та її знебарвлення.
Фізико-хімічне очищення полягає у руйнуванні або вилученні специфічних забруднюючих речовин (нафтопродукти, феноли тощо). Деякі забруднюючі речовини переводяться у нешкідливі для людини і тварин. Очищення здійснюється шляхом застосування коагулянтів, сорбентів, флокулянтів, адсорбентів, екстрагентів.