关于线粒体或叶绿体的ATP合成反应机理的假说之一。认为与电子传递体间的氧化还原反应偶联，形成具有高能键的中间化合物，再由它形成ATP的高能磷酸键，整个过程都是化学反应，因为是按当量关系进行的，所以称为化学偶联。此假说不足之处在于中间化合物至今不明。现在看来化学渗透说在解释磷酸化的机理方面是较受支持的。 化学偶联学说认为，电子传递过程中所释放的化学能直接转到某种高能中间物中，然后由这个高能中间物提供能量使ADP和无机磷酸形成ATP。 其大致过程可用下列反应式表示： AH2+B+X≒A～X+BH2 A～X+Pi≒X～P+A X～P+ADP≒ATP+X 总反应为 AH2+B+Pi+ADP≒A+BH2+ATP A和B分别代表呼吸链上两个相邻的电子传递体，X为假定的偶联因子，～代表高能键，氧化还原反应释放的能量储于高能中间物A～X中，然后传给无机磷酸生成X～P，最后X～P将～P转给ADP生成ATP. 由于至今未在线粒体中发现假定的高能中间物，且未能分离到偶联因子X，且此学说也不能解释氧化磷酸化依赖于线粒体内膜的完整性，因而没有得到大家的公认。