Ķīmiskās pārtikas piedevas var iegūt no sintētiskiem vai dabīgiem avotiem, un tās parasti izmanto vienam no četriem mērķiem. Tie kalpo kā pārtikas konservanti, lai pagarinātu glabāšanas laiku un novērstu bojāšanos karstuma un mitruma apstākļos, tos izmanto kā krāsvielas un garšas pastiprinātājus, vai arī tos pievieno, lai palielinātu pārtikas produktu uzturvērtību. Pārstrādātā pārtikā mēdz būt daudz ķīmisku pārtikas piedevu, kuras tiek ievadītas produktos nelielos daudzumos, taču visbiežāk lietotās pārtikas piedevas ir tās, kas paredzētas kā garšas pastiprinātāji. Tajos ietilpst dabīgais cukurs, kukurūzas sīrups ar augstu fruktozes saturu un mākslīgie saldinātāji, piemēram, aspartāms. Citi izplatīti garšas pastiprinātāji ir mononātrija glutamāts (MSG) un dabīgas garšvielas ar sintētisku vai dabisku izcelsmi, piemēram, krūzmētras, mandeļu un vaniļas garšas.
Lai gan saldinātāji ir visizplatītākā pārtikas piedevu kategorija, ļoti izplatītas ir arī divas citas, kas pievienotas īpaši veselības uzlabošanai. Tie ietver minerālu jodu, ko parasti pievieno kā kālija jodīdu, lai kalpotu gan kā konservantu, gan lai novērstu vairogdziedzera slimības, ko izraisa savienojuma trūkums uzturā, un D vitamīnu, ko pievieno pienam, lai novērstu kaulu slimības, kā arī. veicināt acu un ādas veselību. Gan jods, gan D vitamīns ir pievienots pārtikas produktiem ASV kopš 1920. un 1930. gadiem.
Vēl viena svarīga joma, kurā dabiskās piedevas tiek izmantotas, lai stiprinātu pārtikas produktu uzturvērtību, ir B vitamīnu, dzelzs un folijskābes pievienošana apstrādātiem baltajiem miltiem. Lielākā daļa šo vitamīnu dabiski atrodas miltos, taču tie tiek zaudēti malšanas procesā. Kopš 1940. gadiem tie ir pievienoti atpakaļ galaproduktam, lai novērstu tādas slimības kā pellagra un beriberi bērniem un pieaugušajiem, kā arī spina bifida jaundzimušajiem.
Lai gan mākslīgās piedevas var ietilpt aptuveni 20 dažādās kategorijās. no pretsalipes vielām līdz emulgatoriem un mitrinātājiem, vairāki visizplatītākie tiek izmantoti, lai pārtikas produktos esošie dabīgie tauki un eļļas nesabojātos. Šīs ķīmiskās pārtikas piedevas ietver butilēto hidroksianizolu (BHA) un butilēto hidroksitoluolu (BHT), kā arī tauku aizstājējus, kas garšo pēc taukiem, piemēram, olestra un sterīna esteri. Citas ķīmiskās pārtikas piedevas, kas tiek izmantotas gan kā tauku aizstājēji, gan pārtikas stabilizatori vai konservanti, ir gumijas, kas iegūtas no dažādiem augiem, piemēram, jūraszālēm. Tajos ietilpst karagināns, guāra sveķi, ceratoniju sveķi un citas labi zināmas piedevas, piemēram, ksantāns un arābu sveķi.
Ir zināms, ka no simtiem dažādu ķīmisko pārtikas piedevu divas parasti izmantoto konservantu kategorijas pārmērīgi izraisa veselības problēmas. Tie ietver nātrija nitrāta savienojumus, kas vienlaikus var kalpot kā konservanti, krāsvielas un aromatizētāji, un tos plaši izmanto sālītajā gaļā, kā arī citur, lai novērstu baktēriju augšanu. Sulfīti ir vēl viena plaša ķīmisko pārtikas piedevu kategorija, ko izmanto, lai novērstu žāvētu augļu krāsas maiņu un saglabātu svaigas jūras veltes, piemēram, garneles un omārus. Šie savienojumi ir īpaši apgrūtinoši cilvēkiem ar astmu un dažiem alerģiju veidiem, jo pietiekami augstā koncentrācijā tie var izraisīt anafilaktisku šoku, kas var izraisīt nāvi, ja netiek nekavējoties ārstēts.