Kemiallisia ilmaisujärjestelmiä käytetään yleensä ilmassa, maaperässä tai vedessä olevien kemiallisten tekijöiden havaitsemiseen ja tunnistamiseen. Lainvalvontaviranomaiset, teollisuuden työpaikat ja armeija voivat käyttää erilaisia havainnointijärjestelmiä varoittaakseen henkilöstöä haitallisten tai myrkyllisten aineiden olemassaolosta. Skannerit, anturit ja spektrometrit ovat yleisiä kemikaalien havaitsemisjärjestelmien laitteita.
Rikospaikan tutkinnassa lainvalvontaviranomaiset voivat käyttää kädessä pidettäviä laitteita, jotka ottavat ilmanäytteitä ja analysoivat niistä tiettyjen aineiden olemassaolon. Merkkiaineet voivat havaita ilmahiukkasia, jotka sisältävät räjähteitä, kuten nitroglyseriiniä, tai huumausaineita, kuten marihuanaa ja metamfetamiinia. Kädessä pidettävä tai pöytäkoneen kemikaalien havaitsemisjärjestelmä saattaa myös analysoida fysikaalisista näytteistä tiettyjä kemikaaleja. Näissä laitteissa käytetään vanupuikkoja, jotka vangitsevat hiukkasia, kun niitä hierotaan pintojen yli. Työntämällä vanupuikko laitteeseen, kone analysoi ja tunnistaa mahdolliset esineessä olevat aineet.
Yleisen turvallisuuden vuoksi lentoasemilla ja muilla julkisilla alueilla voidaan käyttää portaaliilmaisimia, jotka tarkkailevat mahdollisia räjähteitä tai huumausaineita. Ei-invasiiviset, automatisoidut laitteet analysoivat ilman portaalissa seisovien henkilöiden ympäriltä. Kone havaitsee ja tunnistaa välittömästi kaikki laittomat aineet, jotka henkilöt tai heidän vaatteet ovat päästäneet ilmaan.
Teollisuuden työmailla voidaan käyttää kiinteitä ilmaisimia tietyillä alueilla, käsikäyttöisiä laitteita tai työntekijöiden käyttämiä kemikaalien havaitsemisjärjestelmiä. Kiinteät laitteet antavat yleensä hälytyksen, kun korkeat myrkyllisten aineiden tasot vaarantavat ilmanlaadun. Työntekijät voivat käyttää käsilaitteita, jotka skannaavat työalueita tai tiettyyn paikkaan saapuvan tai sieltä poistuvan henkilöstön vaatteita. Käsivarsinauhan kemikaalien havaitsemisjärjestelmä voi sisältää useita pieniä kasetteja, jotka tarkkailevat ja muuttavat väriä myrkyllisten kaasujen läsnä ollessa.
Armeija käyttää yleisesti kemiallisten sodankäyntiaineiden ilmaisimia. Kemikaalien havaitsemisjärjestelmät voivat varoittaa henkilöstöä kaasumaisista, nestemäisistä tai kiinteistä kemikaaleista, jotka sisältävät rakkuloita aiheuttavia aineita, hermokaasua ja muita aineita, jotka on suunniteltu tappamaan tai aiheuttamaan vakavia vammoja. Nämä laitteet voivat olla kädessä pidettäviä tai kannettavia pöytämalleja.
Skannerit ja anturit voivat havaita aineita tietyllä valon aallonpituudella havaitun fluoresenssin perusteella. Lasersäteen avulla anturi voi myös mitata hiukkasten massaa mittaamalla valon taipuman, joka tapahtuu, kun säde kulkee hiukkasten läpi. Spektrometriin sijoitetut näytteet jaetaan molekyyleiksi elektronisuihkulla. Hiukkasfragmentit kulkevat sitten tyhjiön ja magneettikentän läpi, jossa molekyylit tunnistetaan niiden massa-varaussuhteiden perusteella.