變質岩之化學成分差異甚大，因其原岩種類甚多也。然多數岩石變成變質岩後化學成分改變甚少。因此變質之火成岩及沉積岩常各示其特殊成分。表1所示為常見變質岩之平均化學組成。
　　概言之變質之沉積岩，其化學成分每與泥、砂岩等相近，而片麻岩與花崗岩或花崗閃長岩相似，大理岩與石灰岩相似，而角閃岩與玄武岩(輝長岩)相近。由此可知化學分析對於變質岩之原岩為何，甚關重要。
　　大部分變質岩與未變質前岩石間，在化學成分上雖不能完全符合，但其差異甚微，可稱之為等化學變質作用，可以說是在封閉系統內進行，即岩石就其已有之化學成分重新排列組合成新的礦物聚合體，以適應其所處環境之物理與化學變化，並達到新的平衡狀態。
　　變質作用進行之際，其化學變化可能由兩種方式進行，一為交代變質作用，一為變質分化作用，二者可能同時進行。當有液體參與反應，或於接觸變質作用時，其成分可能略有改變，為不可避免之事，此稱之為異化學變質作用。即使是同化學變質作用，在極短距離內，也可能涉及物質之轉移。例如在變質泥岩中含錳柘榴石之變晶(metacrysts)是相當普遍的，雖然母岩可能僅含0.1％之錳，但是周遭的錳已轉移向柘榴石變晶集中，但其移動之距離很小，可能僅數公釐。除了氣體成分外，大部分變質作用所涉及之物質移動範圍，都在數公釐至數公分內。