Для химических датчиков характерны два дополнительных параметра по сравнению с общими для всех датчиков характеристиками. Это избирательность и чувствительность (разрешающая способность) к определенному химическому реагенту. Избирательность является самой важной характеристикой химических датчиков.
Основная проблема химических датчиков заключается в том, что исследуемые химические реакции меняют сам датчик, часто необратимо. Например, электрохимические элементы на основе жидких электролитов при каждом измерении теряют небольшое количество электролита, поэтому надо постоянно доливать его или использовать датчики другого типа, такие как химические детекторы на основе полевых транзисторов.
Другой проблемой является то, что химические датчики могут подвергаться большому числу различных комбинаций химических реагентов, все из которых просто невозможно смоделировать. При этом могут происходить серьезные изменения рабочих параметров датчиков. Химическое загрязнение является проблемой многих датчиков.