สงครามเคมี หรือ อาวุธเคมี (อังกฤษ: Chemical warfare หรือ CW) คือการใช้คุณสมบัติอันเป็นพิษของสารเคมีในการเป็นอาวุธเพื่อการสังหาร, สร้างความบาดเจ็บ หรือ สร้างความพิการให้แก่ศัตรู
ประเภทของสงครามนี้แตกต่างจากการใช้อาวุธสามัญ (conventional weapons) หรือ อาวุธนิวเคลียร์ เพราะการทำลายโดยสารเคมีมิได้เกิดจากแรงระเบิด
อาวุธเคมีจัดอยู่ในประเภทอาวุธเพื่อการทำลายล้างสูงโดยสหประชาชาติและการผลิตก็เป็นการผิดกฎอนุสัญญาว่าด้วยอาวุธเคมี (Chemical Weapons Convention) ของปี ค.ศ. 1993 แต่การใช้พิษของสิ่งมีชีวิต (organism) เป็นอาวุธไม่ถือว่าเป็นอาวุธเคมีแต่เป็นอาวุธชีวภาพ
สงครามเคมีแตกต่างจากการใช้อาวุธสามัญ หรือ อาวุธนิวเคลียร์ เพราะเป็นการทำลายที่เกิดจากคุณสมบัติของสารเคมี ที่มิได้เกิดจากแรงระเบิด หรือการใช้พิษของสิ่งมีชีวิตเป็นอาวุธเช่นการใช้เชื้อแอนแทร็กซ์ก็ไม่ถือว่าเป็นอาวุธเคมีแต่เป็นอาวุธชีวภาพ แต่การใช้พิษที่ผลิตจากสิ่งมีชีวิต เช่น botulinum toxin, ricin, and saxitoxin ถือว่าเป็นอาวุธเคมีภายใต้คำนิยามของอนุสัญญาว่าด้วยอาวุธเคมี ตามข้อตกลงในอนุสัญญาสารเคมีไม่ว่าจะมีที่มาอย่างใดก็ถือว่าเป็นอาวุธเคมีทั้งสิ้น นอกจากว่าจะเป็นการใช้โดยวัตถุประสงค์ที่มิได้ห้ามตามรายละเอียดที่ระบุไว้ใน General Purpose Criterion
ระหว่างคริสต์ศตวรรษที่ 20 ได้มีการสะสมอาวุธเคมีด้วยกันทั้งสิ้น 70 ชนิด ตามอนุสัญญาสารเคมีที่มีพิษพอที่จะใช้เป็นอาวุธหรืออาจจะใช้ในการผลิตอาวุธเคมี แบ่งออกเป็นสามประเภทตามวัตถุประสงค์ของอาวุธ:
