Jest to substancja, której metodami chemicznymi nie można podzielić na substancje prostsze. Wszystkie atomy określonego pierwiastka chemicznego mają tę samą liczbę protonów w swych jądrach (liczbę atomową). Pierwiastki chemiczne są sklasyfikowane w układzie okresowym pierwiastków. Ze 111 oficjalnie zatwierdzonych (stan na 2008 rok) pierwiastków chemicznych 95 występuje w przyrodzie (o liczbach atomowych od 1 do 95).
Te, których liczby atomowe wynoszą więcej niż 92 (oraz technet, promet, astat, frans), nie występują w stanie naturalnym (bądź w znikomych ilościach), są jedynie otrzymywane sztucznie w akceleratorach cząstek. 81 pierwiastków chemicznych jest trwałych, wszystkie pozostałe, w tym pierwiastki chemiczne o liczbach atomowych 43 i 61 i od liczny atomowej 84 w górę, są promieniotwórcze. Należy wiedzieć, że pierwiastki chemiczne zalicza się do metali, niemetali lub do półmetali (pierwiastki chemiczne słabo metalicznych), zależnie od ich fizycznych i chemicznych właściwości; około 80 procent pierwiastków chemicznych to metale.
Niektóre pierwiastki chemiczne występują obficie (glin, tlen), inne pojawiają się rzadziej lub wręcz rzadko (neon, chrom). Niektóre pierwiastki chemiczne zwłaszcza promieniotwórcze, znajdowane są w znikomych ilościach (pluton, neptun). Symbole, wprowadzone przez J. Berzeliusa, służą do oznaczania pierwiastków chemicznych. Symbol jest zwykle pierwszą literą lub 2 literami łacińskiej nazwy pierwiastka chemicznego, na przykład C dla „carbonium” (węgiel), Ca dla „calcium” (wapń), Fe dla „ferrum” (żelazo). Symbol przedstawia jeden atom pierwiastka.
Zgodnie z nowoczesnymi teoriami wodór i hel powstały podczas Wielkiego Wybuchu na początku świata. Inne pierwiastki chemiczne, do liczby atomowej 26 (żelazo), powstały wewnątrz gwiazd w wyniku fuzji jądrowej. Pierwiastki chemiczne o największej masie, takie jak ołów i uran, powstają w wyniku wybuchu starej gwiazdy; przy zapadaniu się ich rdzeni energia grawitacyjna spaja jądra, tworząc nowe pierwiastki chemiczne.
