许多树种的木材，当其含水率较高时或较长时间地暴露在潮湿的空气中会发生变色，不是由真菌侵染木材造成的，而是由于木材中的某些成分发生化学反应而引起的，称为化学变色。木材中的单宁、色素、生物碱、糖类、酚类及其它有机物的氧化缩合反应，其中主要的是红木礼品木材中酚类物质的氧化。酚类化合物具有苯环结构，易于被氧化，这是产生化学变色的原因。

酚类化合物氧化前为无色，有些可溶于水；氧化后，生成不溶于水的缩合物，颜色为红色、红褐色、褐色，因此化学变色又称为氧化变色。

某些术材中含有单宁，又称植物鞣质，是多元酚类的混合物，当在潮湿条件下与铁接触，其中的单宁与铁会发生化学反应（络合反应）形成单宁酸铁。单宁酸铁呈黑色，是用来制造墨水的主要原料，因此使得木材的颜色变黑。根据铁量的多少和木材与铁接触时间的长短，木材的颜色变为浅灰色至蓝黑色。

同样，将木材浸泡在含铁量高的水中，木材也会发生这种化学变色。另外，木材与铜或铜合金接触。由于木材中的单宁与铜发生化学反应，生成单宁酸铜，也会使木材变色（浅红色）。在木材干燥过程也常发生化学变色。这主要是由于木材干燥速度慢造成的，与垫木接触的部位尤其如此。化学变色的特点是变色深度浅，变色比较均匀一致。