化学清洗主要是利用化学药品与膜面污染物进行化学反应从而达到对膜的清洗。当物理清洗无法很好的去除膜面污染物的时候，就需要进一步使用化学清洗。常用的化学清洗剂包括NaOH、HCI、NaCIO、柠檬酸等。根据清洗膜所使用的清洗剂的性质，可进一步把化学清洗分为酸溶液清洗、碱溶液清洗和氧化剂清洗。使用化学方法清洗过的膜，膜通量可以得到很大程度的恢复。在实际操作中，应当根据污染物性质的不同来选择合适的化学清洗剂。酸类清洗剂主要用于去除金属有机污染物、无机矿物质和盐类，一些金属离子(比如Ca2+、M92+)首先被溶解洗脱下来，然后再用清水冲洗膜，清除膜面残留的凝胶层等物质从而恢复膜的通透性。氧化剂和碱性清洗剂(如NaCl0和NaoH)主要用于去除生物和有机污染物(比如蛋白质污染等)。用NaCIO等氧化剂清洗超滤膜，既可以去除膜孔内蛋白质等有机污染物，又能够杀灭细菌等微生物。在化学清洗中，为达到更好清洗效果，有时会采用几种清洗剂混合使用的方法。胡保安研究发现，将表面活性剂与碱复合制成的清洗剂对膜的清洗效果比单独用碱清洗的效果要好。主要原因是表面活性剂(十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚等)能够降低碱性洗涤液的界面张力，提高碱性洗涤剂的润湿渗透性，从而使得碱性洗涤液能够更高效的与污染物结合，溶解清除污染物。由于化学清洗剂本身具有一定的腐蚀性，在清洗膜的时候会对膜造成一定的损害，降低膜的使用寿命。基于此，一些较为温和的洗涤剂在膜清洗过程中逐渐被采用。生物酶具有高效的生物催化作用，可以有效的分解污染物中的微生物，清除微生物等引起的污染。PoeleS te等采用了一种新的酶清洗方法，发现可以100％恢复超滤膜的通量。此外，在使用含酶制剂的洗涤剂清洗膜时，需要注意控制好清洗时的温度和pH，因为酶本身属于蛋白质，当温度、pH等条件不当时，酶制剂会失去活性、变性从而变成新的污染物粘附在膜的表面，造成新的污染。