تمثيل كيميائي أو البناء الكميائي في الكيمياء الحيوية (بالإنجليزية: chemosynthesis) هو تحول جزيء كربون أو أكثر - عادة يكون ثاني أكسيد الكربون أو الميثان - ومواد أخرى إلى مادة عضوية عن طريق أكسدة جزيئات غير عضوية، مثل الهيدروجين وسلفيد الهيدروجين أو الميثان كمصدر للطاقة، استعاضة عن الأشعة الشمسية كما نعرفه في التمثيل الضوئي للنبات. وتوجد أحياء تستغل التمثيل الكيميائي للحصول على الكربون والنمو من خلال التمثيل الكيميائي (بالمقارنة باستغلال يخضور النبات لاشعة الشمس لربط الكربون والنمو). من تلك الأحياء بكتيريا مختزلة للكبريت، ونوع من بروتوباكتريت يسمى «إبسيلون برتوبكتيريا» و «أكويفيسيا»، وأركيا التي تعيش على الميثان، وبكتريا مؤكسدة للحديد، وغيرها.
كثير من الأحياء الميكروبية تعيش في أعماق البحار والمحيطات تقوم بالتمثيل الكيميائي للنمو من جزيئات بسيطة للكربون. وتصنف تلك المناطق إلى نوعين: مناطق نادرة يكثر فيها غاز الهيدروجين، فتكتسب الطاقة من تفاعل ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين، مما ينتج الميثان CH4 واستغلاله في النمو. ومناطق واسعة من المحيطات تحصل الأحياء فيها على الطاقة عن طريق التمثيل الكيميائي بأكسدة مواد مثل كبريتيد الهيدروجين أو الأمونيا. وقد تحدث تلك التفاعلات في وجود أو عدم وجود الأكسجين.
كثير من الأحياء الميكروبية الت تجري التمثيل الكيميائي تعيش عليها أحياء أخرى في البحار والمحيطات، كما يحدث بين بعض منها تعايش symbiosis ، حيث تكون معيشة الحيوان منها معتمدة على الآخر في تبادل للمواد الغذائية. وكثير من العائلات الحيوانية يمكنها الاستعانة بنواتج ثانوية للتمثيل الكيميائي الذي تنتجه بكتيريا عند فوهات مائية حرارية أو يتسرب من شقوق في موقع هيدرات الميثان أو المسربات الباردة أو جثث حيتان أصابها التحلل.
يفترض بعض العلماء وجود تمثيل كيميائي لحياة تحت سطح المريخ وتحت سطح «قمر المشتري» أوروبا وربما في كواكب أخرى، ولكن لا تزال البحوث جارية للتعرف على ذلك يقينا.
.