محیط‌های شیمایی پیچیده به محیط‌هایی اطلاق می‌شود که شامل ترکیبات شیمیایی چندگانه و پیچیده هستند، به عبارت دیگر، محیط‌هایی که در آن‌ها واکنش‌های شیمیایی چندگانه و تعاملات مختلف بین مولکول‌ها اتفاق می‌افتد. این ترکیبات شامل مواد آلی و غیرآلی با ساختارها و خصوصیات شیمیایی متنوع می‌شوند که می‌توانند از جنس‌های مختلف باشند، از جمله اسیدها، بازها، ترکیبات آلی پیچیده، پلیمرها و مواد زیستی مانند پروتئین‌ها.
این محیط‌ها به عنوان محیط‌های پیچیده شناخته می‌شوند زیرا در آن‌ها شیمی تعاملی و پیچیده‌ای رخ می‌دهد که نیازمند فهم و آگاهی از رفتار مولکولی و شیمیایی مواد موجود در آن‌ها است.
مثال‌هایی از محیط‌های شیمایی پیچیده شامل موارد زیر می‌شود:
محیط‌های بیولوژیکی (Biological):