inorganik maddelerden organik madde sentezlenmesidir. fotosentezden farkı, bu işlemi yaparken ışığı değil inorganik maddelerdeki kimyasal bağ enerjisini kullanmasıdır. Kemosentez yapan canlılara kemoototrof canlılar adı verilir. Kemosentez yapan canlıların tamamı prokaryottur (bazı bakteriler ve bazı arkeler).
amonyak (nh3), nitrit, demir, hidrojen sülfür (h2s), hidrojen (h2), kükürt gibi inorganik maddeler kemosentetik canlı tarafından oksijenle tepkimeye sokularak oksitlenir. Bu olaya oksidasyon adı verilir. Oksidasyon sonucu bir miktar atp (enerji) açığa çıkar. Üretilen atp karbondioksidi ve suyu birleştirmede kullanılır. Sonuç olarak besin elde edilir. Kullanılan inorganik maddeye göre ortama oksijen salınabilir. Ancak bu oksijen atmosfere verilmez. Hücrenin yine kendisi kullanır. Dolayısıyla kemosentez olayı atmosfer için oksijen kaynağı değildir. Birçok kemosentetik canlı, fotosentezdeki ışıktan bağımsız tepkimeler ile aynı tepkimeleri gerçekleştirir.
Kemosentetik canlılar madde döngülerinde önemli rol oynar. Örneğin çürükçül (saprofit) canlılardan gelen nh3, nitrit ve nitrat bakterileri tarafından kemosentezle nitrata dönüşür. Bu olaya nitrifikasyon (azot bağlama) denir. Asıl amacı besin üretmek olan bu bakteriler, azotun bitkiler tarafından kullanılabilir hâle (nitrat) gelmesini de sağlamış olur.
Kemosentetik arkelerden elde edilen enzimler; metallerin etkisiyle kirlenmiş suların temizlenmesi, boya endüstrisinde ve arıtma tesislerinde atık suların temizlenmesi, kalitesi düşük metal cevherlerin zenginleştirilmesi gibi olaylarda kullanılır. Atık suların arıtılması sürecinde açığa çıkan çamura kemosentetik bakteriler ve arkeler eklenerek bu atıkların gübre olarak kullanılması da sağlanabilir.