Et kemisk stof (kemikere foretrækker betegnelsen rent stof) er et materiale med en bestemt kemisk sammensætning, uanset om det er naturligt eller kunstigt fremstillet.[1] Eksempelvis har alle prøver af rent vand samme egenskaber og samme forhold mellem hydrogen og oxygen, uanset om prøven er isoleret fra en flod eller fremstillet i et laboratorium. Et rent stof kan ikke opdeles i andre stoffer ved nogen mekanisk proces.[2] Kemiske stoffer, der typisk findes i et hjem er vand, bordsalt (natriumchlorid) og sukker (sucrose). Generelt kan kemiske stoffer eksistere i tre forskellige tilstandsformer: som fast stof, væske eller gas, afhængig af temperatur og tryk.
Konceptet kemisk stof blev endeligt fastlagt i slutningen af 1800-tallet på grundlag af kemikeren Joseph Prousts arbejde med sammensætningen af rene kemiske stoffer såsom basisk kobbercarbonat.[3] Han udledte at: "All samples of a compound have the same composition; that is, all samples have the same proportions, by mass, of the elements present in the compound" (dansk: "Alle udtagne prøver af et stof har den samme sammensætning, dvs. alle prøver har samme massefordeling af grundstoffer til stede i stoffet.") Dette blev kendt som Loven om konstant sammensætning, og det er en af grundstenene i moderne kemi.