化学清洗通常是根据膜的污染程度，用氧化剂（次氯酸钠等）、酸（草酸、柠檬酸、盐酸等）、碱(氢氧化钠等）、络合剂、表面活性剂、酶、洗涤剂等化学清洗剂对膜进行浸泡和清洗，是一种去除膜污染的相对最有效的方法。对于不同材质的膜，应选择不同的化学清洗剂，并防止化学清洗剂对膜造成损坏。用低浓度的氧化剂可以对污染较轻的膜组件进行在线清洗；而对于污染严重的膜组件，需加入酸、碱或氧化剂浸泡清洗；碱性清洗液可以有效去除蛋白质污染，破坏凝胶层，使其从膜表面剥离下来；酸类清洗剂可以溶解并去除无机矿物质和盐类，溶出结合在凝胶层和水垢层中的铜、镁等无机金属离子，将残存的凝胶层和水垢层从膜表面彻底清洗以恢复其通透能力。如对于大分子物质等在膜表面形成的凝胶层，水反冲洗效果甚微，可用酸或碱液浸泡清洗污染膜。碱性条件下有机物、二氧化硅和生物污染物易被清除。
