Substância ou substância pura, em química, é uma forma constante de matéria caracterizada por suas entidades específicas, como átomos de elementos tais em proporções próprias e moléculas. Outra definição para substância química ou simplesmente substância é um material puro que apresenta composição constante em transições de fase e propriedades físicas com valores característicos sob condições especificadas, cuja representação é feita por sua fórmula química.

As substâncias podem ser formadas de várias maneiras, como formadas por átomos, por moléculas ou por aglomerados iônicos. A água é um exemplo de substância formada por molécula, de fórmula H₂O, e o Óxido de Cálcio, a cal, é uma substância formada por aglomerado iônico, de formula unitária CaO.

Até o século XIX tinha-se a visão de que substância simples era sinônima de elemento químico: caso a substância não pudesse ser decomposta em outras ela era entendida como elemento químico, e se a substância permitisse sua decomposição em outras novas substâncias ela era conceituada como substância composta, demonstrando uma visão macroscópica da matéria.

No final do século XIX, com o advento da descoberta do átomo e suas partículas subatômicas, o entendimento de substâncias simples e composta se modificou: substância simples passou a ser compreendida como a matéria formada por apenas um tipo de elemento químico e a substância composta como a matéria formada por átomos de elementos químicos diferentes, compreendendo uma visão microscópica da matéria.

Estabelece-se, então, que substância química seja qualquer matéria formada por uma composição de elementos químicos com propriedades físicas e químicas específicas e particulares.

Todas as substâncias químicas possuem a unidade de sua estrutura (moléculas) iguais entre si e possuem composição e características fixas, não há alteração da temperatura durante os processos de mudanças de estados físicos da matéria (como fusão e ebulição). Sua composição fixa garante que podem ser representados com fórmulas.