無機物分子中的原子、離子增加負電荷（或減少化合價）；或者有機物分子中增加氫原子、減少氧原子的反應過程。前者又稱氧化－還原反應；後者可分為加氫還原(即加氫)和化學還原兩大類。加氫常常要用催化劑並在壓力下進行，對設備和安全技術要求較高。因此，儘管它經濟合理、三廢少，但對於許多小批量生產的精細化工來說，為瞭簡化工藝，提高選擇性，常使用各種化學還原法。除瞭用鐵粉還原以外，其他化學還原都可在一般的反應器內進行。鐵粉還原要用具有耐酸磚襯裏的平底鋼鍋，內裝有耙式攪拌器。。攪拌器是用耐腐蝕和耐磨損的矽鐵或球墨鑄鐵制成的。
化學還原所用的還原劑主要有：
鐵粉 鐵粉是弱還原劑，在含有鹽類電解質（亞鐵鹽、氯化銨等）的水介質中，可使硝基、亞硝基還原為氨基，而鹵素、羰基、烯基等不被還原。鐵粉還原廣泛用於從芳香族硝基化合物制芳伯胺：
4Ar—NO2＋9Fe＋4H2O─→4Ar—NH2＋3Fe3O4鐵粉還原雖然工藝簡單，但生成含胺廢鐵泥和含胺廢水，需要處理。
鋅粉 在酸性介質中，鋅粉是強還原劑，可用於還原硝基、亞硝基、氰基、羰基等多種官能團。但鋅粉價格較貴，其使用受到限制。工業上用於從2-甲基-1，4-萘醌制維生素K4等過程：
在強堿性介質中，鋅粉可使芳香族硝基化合物還原為氫化偶氮化合物。後者在強酸性介質中可發生分子重排，生成聯苯胺系化合物。聯苯胺有致癌作用，已停止生產。但3，3′-二氯聯苯胺未發現有致癌作用，故仍在以鄰硝基氯苯為原料繼續生產。
硫化堿 包括硫化鈉、多硫化鈉和硫氫化鈉等，是溫和還原劑，主要用於使芳香族硝基化合物還原為芳伯胺。
4Ar—NO2＋6Na2S＋7H2O
─→4Ar—NH2＋3Na2O3＋6NaOH
硫化堿還原劑的另一特點是可以使多硝基化合物部分還原，如間二硝基苯部分還原，可得間硝基苯胺，還可使硝基偶氮化合物部分還原為氨基偶氮化合物。連二亞硫酸鈉 俗稱保險粉，是在堿性介質中使用的強還原劑，但價格較貴，主要用於染色，將還原染料還原為隱色體等。
亞硫酸氫鈉 是一種溫和還原劑，主要用於將芳伯胺的重氮鹽，還原為芳肼等過程。
從反應步驟來看，它實際上是磺化-水解過程。
在精細化工中用到的其他化學還原劑還有錫、氯化亞錫、水合肼、甲酸、甲脒亞磺酸、甲酸- 叔胺加合物以及堿金屬陽離子與硼（或鋁）復氫陰離子形成的復氫化合物。