Хемосинтезата е биохимичен процес, при който въглеродсъдържащи молекули, най-често CO2 или CH4, и хранителни вещества се преобразуват в органични вещества, чрез енергия, получена от окисление на неорганични (H2, H2S и други) или органични вещества. За разлика от фотосинтезата, хемосинтезата не изисква светлина.

Микроскопска снимка на оксидиращите водород бактерии Venenivibrio stagnispumantis

Хемосинтезата се извършва от хемоавтотрофи, които са филогенетично разнородна група организми. Въпреки че са отговорни за образуването на под 1% от първичната биомаса, някои хемоавтотрофи са от голямо биогеохимично значение – сярооксидиращите гама и епсилон протеобактерии, Aquificae, метаногенните археи и неутрофилните желязоокисляващи бактерии.