Keemiline aine on aine, mille molekulidel on ühesugune koostis ja struktuur või mis koosneb ühe keemilise elemendi vabadest aatomitest.
Lihtaine koosneb ainult ühe keemilise elemendi aatomitest, näiteks dihapnik (O2) ja raud (Fe). Liitaine koosneb mitme elemendi aatomitest, näiteks väävelhape (H2SO4) ja vesi (H2O).
Keemiliseks aineks ei loeta sulameid (näiteks pronks) ja muid segusid (näiteks õhk).
Keemilist ainet saab tähistada keemiliste valemite abil. Näiteks vee valem on H2O. Aine agregaatolekul pole tähtsust, näiteks tahkunud vee ehk jää valem on ikkagi H2O.