Tumpahan bahan kimia adalah situasi di mana bahan kimia dilepaskan secara tidak sengaja. Dalam kasus bahan kimia tidak beracun, menangani tumpahan biasanya sangat mudah, karena tumpahan hanya perlu dibersihkan. Namun, tumpahan bahan kimia beracun merupakan masalah yang lebih serius, terutama dalam kasus tumpahan beberapa bahan kimia yang dapat bereaksi satu sama lain. Banyak negara memiliki undang-undang khusus mengenai tumpahan bahan kimia skala besar seperti pelepasan bahan kimia dari kapal tanker kimia yang rusak.
Ada beberapa hal yang dapat menyebabkan tumpahan bahan kimia. Di laboratorium, gelas kimia yang jatuh, peralatan yang tidak berfungsi, atau paket bahan kimia yang tidak ditangani dengan baik dapat berpotensi menyebabkan tumpahan. Dalam skala yang lebih besar, bahan kimia dapat tumpah di kereta api dan kecelakaan mobil yang melibatkan kapal tanker kimia, atau dapat dilepaskan oleh kapal laut atau pesawat terbang. Pabrik kimia juga dapat menyebabkan tumpahan dengan prosedur keselamatan yang tidak sempurna, kecelakaan, atau pembuangan bahan kimia yang disengaja. Sebagian besar pemerintah memperlakukan tumpahan skala besar sebagai tanggung jawab orang yang menyebabkannya, bukan produsen bahan kimianya.
Ketika tumpahan bahan kimia terjadi, langkah pertama dalam respons adalah menentukan bahan kimia mana yang terlibat, sehingga responden mengetahui betapa berbahayanya bahan kimia tersebut, dan tindakan pencegahan apa yang perlu diterapkan di sekitarnya. Langkah selanjutnya adalah upaya untuk menetralisir tumpahan sehingga aman untuk bekerja dengan, dan mengisolasi orang yang terkena tumpahan sehingga dapat didekontaminasi dan dievaluasi untuk masalah medis. Setelah masalah langsung ditangani, responden dapat mendiskusikan dampak jangka panjang dari tumpahan dan cara untuk menanganinya. Misalnya, tumpahan mungkin mencemari saluran air, membutuhkan penyediaan pasokan air sampai saluran air dibersihkan. Setelah tumpahan telah dikendalikan, pertemuan dapat diadakan untuk membahas apa yang menyebabkan tumpahan, dan bagaimana hal itu dapat dicegah di masa depan.
Di laboratorium ilmiah, biasanya ada protokol ketat untuk menangani tumpahan bahan kimia, termasuk mengunci area agar bahan kimia tidak menyebar. Banyak laboratorium memiliki stasiun pancuran dan pencuci mata sehingga orang yang terpapar bahan kimia dapat dengan cepat mengeluarkannya dari tubuh mereka, dan penetralisir dapat disimpan di dekat tangan untuk mengontrol penyebaran tumpahan bahan kimia. Di laboratorium besar, tim khusus dapat dipanggil untuk menangani tumpahan bahan kimia, sementara di laboratorium yang lebih kecil, supervisor atau petugas keselamatan mengarahkan pembersihan.
Tumpahan bahan kimia skala besar memerlukan respons yang jauh lebih besar, karena kekhawatiran tentang potensi pelepasan bahan kimia ke lingkungan secara luas. Kecelakaan atau tumpahan bahan kimia berpotensi membunuh atau melukai ratusan atau ribuan orang dan hewan, sekaligus merusak lahan pertanian, bangunan, dan ruang lainnya. Tanggapan terhadap tumpahan besar termasuk rencana evakuasi dan penggunaan tim pembersihan khusus, yang sering kali terdiri dari pegawai pemerintah yang dilatih untuk menangani tumpahan. Upaya pembersihan juga bisa menjadi sangat mahal, yaitu ketika penyelidikan penyebab tumpahan bahan kimia menjadi kritis, karena pemerintah tidak ingin dibiarkan dengan tagihan.