L'oxydation chimique dans le traitement des eaux usées industrielles est un processus dans lequel l'état d'oxydation d'un atome est augmenté. L'atome oxydé peut être sous forme élémentaire ou ionique. Le terme "oxydé" est également utilisé pour désigner la substance contenant l'atome oxydé. Si l'oxydation a lieu dans le cadre de processus biologiques, on parle d'oxydation biologique ou d'oxydation à médiation biologique.
L'oxydation chimique des substances inorganiques dans le traitement des eaux usées industrielles est provoquée par le transfert d'électrons. L'oxydation est la perte d'électrons et la réduction est le gain d'électrons par un atome. L'oxydation chimique des substances organiques dans le traitement des eaux usées industrielles s'effectue par le remplacement d'un des électrons composant la liaison covalente entre deux atomes, en modifiant l'un des atomes de manière à inverser l'ordre des électronégativités des atomes.