Kemisk matkonservering har praktiserats ända sedan människan först började lagra mat för senare användning. Förvaring av mat väckte problemet med förstörelse, vanligtvis orsakad av mikroorganismer som bakterier, svampar och jästsvampar. Förutom att göra mat oätlig eller oaptitlig kan mikrobiell aktivitet leda till potentiellt dödlig matförgiftning. Genom historien har en mängd olika kemikalier använts för att förhindra matförstöring, och deras användning är från långt innan den tidpunkt då förekomsten av mikroorganismer först misstänktes. Dessa kemikalier sträcker sig från naturligt förekommande ämnen, som salt, socker, salpeter och kryddor, till moderna livsmedelstillsatser som bensoater, sorbater och sulfiter.
Två av de äldsta matkonserveringsmedlen är salt och socker, som fungerar genom att ta bort vatten från levande mikrobiella celler, orsaka död eller förhindra tillväxt. Ungefär sex gånger så mycket socker som salt behöver användas för att uppnå önskad effekt, men båda måste användas i relativt stora mängder för att vara effektiva, och detta begränsar uppenbarligen deras användning eftersom de kommer att ge en stark smak till maten, särskilt när det gäller salt. De används därför där deras smaker kommer att komplettera matens smak, så salt används för kött och socker för frukt. Många örter och kryddor innehåller kemikalier som kan döda mikroorganismer och dessa har även använts som konserveringsmedel. Vitlök, lök, kryddpeppar och oregano är särskilt effektiva för att döda bakterier.
Natrium- och kaliumnitrat, även känd som salpeter, har använts för att konservera och torka kött i århundraden och används fortfarande idag. Bakterier reducerar nitrater (NO3-) till nitriter (NO2-) och sedan till kväveoxid (NO), som förstör enzymet ferredoxin, som används av vissa bakterier för att få sin energi, till exempel Clostridium botulinum, bakterien som orsakar botulism. Av denna anledning anses nitrater eller nitriter vara väsentliga i charkprodukter, såsom skinka, bacon och korv. Denna form av kemisk konservering av livsmedel är dock kontroversiell; nitriter kan reagera med kemikalier i köttet och bilda nitrosaminer, som är cancerframkallande. Nitrater och nitriter är inte effektiva mot mikroorganismer som inte använder ferredoxin – till exempel Salmonella.
Bland de metoder för kemisk konservering av livsmedel som introducerades på 20-talet är användningen av salter av vissa organiska syror, såsom bensoesyra, propionsyra och sorbinsyror – till exempel natriumbensoat, natriumpropionat och kaliumsorbat. När de absorberas i mikrobiella celler stör dessa kemikalier celltransportsystemet som gör att näringsämnen kan absorberas genom cellmembranet, vilket förhindrar tillväxt. De är effektiva mot ett brett spektrum av bakterier och mögel i låga koncentrationer och påverkar vanligtvis inte matens smak; dock fungerar de i allmänhet bäst vid ganska lågt pH, vilket gör dem mest lämpade för användning i sura livsmedel som fruktjuice, kolsyrade drycker och salladsdressingar. Parabener – estrar av hydroxiparabensoesyra – är effektiva över ett bredare pH-område.
Sulfiter och metabisulfiter frigör svaveldioxid, som löser sig i vatten och bildar svavelsyra. Detta verkar fungera på liknande sätt som organiska syror och är särskilt effektivt mot jäst och mögel, inklusive svampar som producerar aflatoxiner. Dessa konserveringsmedel används ofta i torkad frukt och vin; deras användning är dock inte tillåten i kött eftersom de gör färgen röd och kan dölja lukten av förruttnelse, vilket får bortskämt kött att se fräscht ut. Vissa astmatiker är mycket känsliga för svaveldioxid och dess derivat och måste undvika mat och dryck som innehåller relativt höga halter av sulfiter.
Användning av antibiotika för kemisk konservering av livsmedel är inte tillåten i de flesta länder, eftersom det kan leda till uppkomsten av antibiotikaresistenta bakteriestammar. Bakteriocin nisin används dock ibland eftersom det – till skillnad från de flesta bakteriociner – är effektivt mot ett brett spektrum av mikroorganismer. Det läggs till vissa smältostprodukter och till vissa konserver.
Mat- och matbehållare behandlas ibland med vissa kemikalier innan de förpackas, i motsats till att ha tillsatt konserveringsmedel. Till exempel desinficeras frukt ofta med oxider av eten och propen för att förhindra mögel. Olika smakämnen och antioxidanter som läggs till mat kan också bidra till att bevara den.