Vēzis, kas ir nekontrolēta šūnu augšana, kam ir kaitīga ietekme uz orgāniem un citiem ķermeņa audiem, var būt saistīts ar noteiktu vidē esošo ķīmisko vielu iedarbību. Vēža šūnas kļūst kaitīgas, kad tās vairojas līdz vietai, kur tās iekļūst blakus esošajos audos un galu galā izplatās citās ķermeņa sistēmās. Bieži vien šūnu nekontrolējamu augšanu ierosina atkārtota iedarbība uz toksisku ķīmisku vielu, ko sauc arī par kancerogēnu. Ķīmiskās vielas un vēža sastopamība iet roku rokā. Lielākā daļa pētījumu par vēža etioloģiju ir vērsti uz konkrētu vides cēloņsakarību, piemēram, ķīmisko vielu iedarbību darba vietā vai iedarbību, piemēram, dzīvesveida izvēles rezultātā.
Saikne starp ķīmiskajām vielām un vēzi sākas, kad ķīmiskais kancerogēns ierosina izmaiņas dezoksiribonukleīnskābē (DNS), ko sauc par iniciāciju. Normālos apstākļos ķermeņa aizsardzības sistēma var identificēt un labot bojātās DNS daļas, taču, ja šūna sāk vairoties, bojājums joprojām ir ģenētiskajā kodā, un rezultātā rodas patoloģiska šūna ar vēža potenciālu. Ar vienu vai dažiem sākuma procesa gadījumiem parasti nepietiek, lai izraisītu vēža attīstību; bieži tiek novēroti citi faktori, ko parasti sauc par “veicinātājiem”, kas, šķiet, pastāv, kad notiek nekontrolējama izaugsme. Šie veicinātāji ietver tādus faktorus kā sākotnējās ķīmiskās vielas iedarbība lielos daudzumos ilgā laika periodā, uztura trūkums vai ģenētiska nosliece uz vēzi. Saikne starp ķīmiskajām vielām un vēzi nav pilnībā izprotama, taču lielākā daļa pētnieku piekrīt, ka viens no šiem promotoriem parasti ir klāt, kad vēzis attīstās.
Ķīmisko vielu un vēža pētījumi ir veikti gadu desmitiem; iespējams, vispazīstamākais pētījums par rūpnieciskajiem un tabakas dūmiem kā potenciālu kancerogēnu tika uzsākts Amerikas Savienotajās Valstīs pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados. Gadu desmitiem rūpnieciskajos un cigarešu dūmos ir atrasti desmitiem vēzi izraisošu ķīmisku vielu, piemēram, benzopirēns un formaldehīds. Vēl viens izplatītas ķīmiskas vielas piemērs, kas rada bažas, ir polivinilhlorīds, ko iegūst, ražojot PVC caurules. Tā klātbūtne daudzos iedzīvotāju izmantotajos lietojumos padara to par vienu no daudzajām ķīmiskajām vielām, ko zinātnieki turpina pētīt, lai izprastu to īpašos kancerogēnos mehānismus. Ķīmisko vielu un vēža izpēte attiecas uz noteiktu ķīmisko vielu izmantošanu vēža ārstēšanai, kad tas rodas, ko sauc par ķīmijterapiju.
Cēloņu un seku attiecības starp ķīmiskajām vielām un vēzi var novērot ar benzolu un leikēmiju, azbestu un plaušu vēzi, kā arī vinilhlorīdu un aknu vēzi. Vēža risks kļūst ievērojami lielāks, ja kancerogēnas ķīmiskas vielas tiek saskartas kopā. Šīs koncepcijas piemērs ir rūpnīcas darbinieki, kuri ikdienā ir pakļauti toksiskiem dūmiem darba vietā; darbiniekiem, kuri smēķē papildus šai iedarbībai, ir par 50% lielāka iespēja saslimt ar plaušu vēzi.