При хемосорбції молекули поглинутої речовини вступають у хімічну реакцію з молекулами адсорбенту. Дисоціативна адсорбція — хемосорбція, адсорбція, що супроводжується дисоціацією на два або більше фрагменти, кожен з яких зв'язується з поверхнею адсорбенту. Процес може бути як гомо-, так і гетеро- літичним.