Vähk, mis on rakkude kontrollimatu kasv, millel on kahjulik mõju organitele ja teistele kehakudedele, võib olla seotud kokkupuutega teatud keskkonnas leiduvate kemikaalidega. Vähirakud muutuvad kahjulikuks, kui nad paljunevad punktini, kus nad tungivad naaberkudedesse ja levivad lõpuks teistesse kehasüsteemidesse. Sageli käivitab raku kontrollimatu kasv korduva kokkupuute tõttu toksilise kemikaaliga, mida nimetatakse ka kantserogeeniks. Kemikaalid ja vähi esinemissagedus käivad käsikäes. Enamik vähi etioloogiat käsitlevaid uuringuid keskendub konkreetsetele keskkonnapõhjustele, nagu kemikaalidega kokkupuude töökohal või kokkupuude näiteks elustiili valiku tulemusena.
Seos kemikaalide ja vähi vahel saab alguse siis, kui keemiline kantserogeen algatab desoksüribonukleiinhappes (DNA) muutuse, mida nimetatakse initsiatsiooniks. Tavaolukorras suudab keha kaitsesüsteem tuvastada ja parandada DNA kahjustatud osi, kuid kui rakk hakkab sel ajal paljunema, on kahjustus endiselt geneetilises koodis ja tulemuseks on vähipotentsiaaliga ebanormaalne rakk. Ühest või mõnest initsiatsiooniprotsessist ei piisa tavaliselt vähi tekkeks; sageli nähakse muid tegureid, mida tavaliselt nimetatakse “promootoriteks”, mis näivad olevat olemas siis, kui toimub kontrollimatu kasv. Need promootorid hõlmavad selliseid tegureid nagu kokkupuude algse kemikaaliga suurtes kogustes pika aja jooksul, toitumisvaegus või geneetiline eelsoodumus vähi tekkeks. Kemikaalide ja vähi vahelist seost ei mõisteta täielikult, kuid enamik teadlasi nõustub, et üks neist promootoritest esineb tavaliselt vähi arenedes.
Kemikaalide ja vähi uurimist on tehtud aastakümneid; võib-olla kõige tuntum tööstus- ja tubakasuitsu kui potentsiaalse kantserogeeni uurimine algas USA-s 1930. aastatel. Aastakümnete jooksul on tööstuslikust ja sigaretisuitsust leitud kümneid vähki põhjustavaid kemikaale, nagu bensopüreen ja formaldehüüd. Teine näide tavalisest murettekitavast kemikaalist on polüvinüülkloriid, mida toodetakse PVC torude valmistamisel. Selle olemasolu paljudes elanikkonna poolt kasutatavates rakendustes muudab selle üheks paljudest kemikaalidest, mille uurimist teadlased jätkavad, et mõista nende spetsiifilisi kantserogeenseid mehhanisme. Kemikaalide ja vähi uurimine hõlmab teatud kemikaalide kasutamist vähi raviks, kui see tekib, mida nimetatakse keemiaraviks.
Põhjus-tagajärg seoseid kemikaalide ja vähi vahel võib näha benseeni ja leukeemia, asbesti ja kopsuvähi ning vinüülkloriidi ja maksavähi puhul. Vähirisk suureneb oluliselt, kui kantserogeenseid kemikaale puututakse kokku koos. Selle kontseptsiooni näidet võib näha tehase töötajate puhul, kes puutuvad igapäevaselt kokku mürgise töösuitsuga; töötajatel, kes suitsetavad lisaks sellele kokkupuutele, on 50% suurem tõenäosus haigestuda kopsuvähki.