熱エネルギーを化学エネルギーに変換して貯蔵するもので，熱化学反応熱の利用と，溶解熱・希釈熱・吸着熱を利用する方法がある．前者は，例えば，メタンなどの化合物を分解し，生成物をパイプラインで輸送したあと，遠隔地で逆反応により熱を取出す化学ヒートパイプ，無水塩のアンモニア化合物を組合せた化学ヒートポンプ，特定の金属や合金に水素ガスを反応させた金属水素化物の生成など，可逆性，反応性，蓄熱性，安全性の面で優れた特徴を持つ．溶解・希釈熱などの濃度差による蓄熱は，原理的には吸収式冷凍器に利用されている．吸着熱の利用にはゼオライト，CaCl2，シリカゲルなどが検討されている．
