Хімі́чна сполу́ка — речовина, молекули якої складаються з атомів двох або більше різних хімічних елементів, сполучених між собою тим чи іншим типом хімічного зв’язку. Хімічні сполуки відрізняються від простих речовин тим, що до їхнього складу входять атоми різних хімічних елементів. На відміну від сумішей хімічних елементів, хімічна сполука має якісно нові властивості, які не зводяться до властивостей хімічних елементів, що входять до її складу.

Поняття хімічна сполука — ідеалізоване, на відміну від реальних хімічних речовин, більшість з яких є сумішами різних хімічних сполук. Хімічні речовини, що мають у своєму складі практично тільки одну хімічну сполуку, називають чистими.

Зазвичай, структурною одиницею хімічної сполуки є молекула, хімічний склад та будова якої може визначатися певною хімічною формулою. Однак існують речовини немолекулярної будови і навіть сполуки змінного складу. В таких випадках, коли структурну одиницю складно визначити чи важко собі уявити, склад сполуки виражають формульною одиницею.

Оскільки до складу сполуки входять різні хімічні елементи, відповідні речовини називають складними. Складних речовин незрівнянно більше, ніж простих. Якщо простих речовин тепер відомо понад 500 (це більше за кількість елементів внаслідок алотропії), то складних речовин в неорганічній хімії — понад 50 тисяч, а в органічній хімії — близько 3 млн.

До складних речовин належать, наприклад, вода — H2O, молекули якої складаються з двох атомів Гідрогену і одного атома Оксигену, сульфатна кислота — H2SO4, молекули якої складаються з двох атомів Гідрогену, одного атома Сульфуру і чотирьох атомів Оксигену тощо.

Сполука може бути такою, як вода, коли зв’язок утримується завдяки спільній парі електронів (ковалентний зв’язок), або іонною, коли зв’язок утворюється завдяки притяганню протилежних зарядів (іонний зв’язок), як наприклад хлорид натрію.

Сполуки можуть знаходитися в різних фазах. Всі сполуки можуть існувати у твердому стані. Речовини можуть бути рідиною, газом або плазмою. Вони можуть розпадатися до сполук з меншою кількістю атомів в молекулі при температурі розкладу або до атомів при вищих температурах (як в атомно-абсорбційному аналізі).