Una quimioclina es una cline causada por un gradiente químico vertical fuerte dentro de un cuerpo de agua. Una quimioclina es similar a una termoclina, la frontera en la que las aguas más cálidas y frías se encuentran en un océano, mar, lago u otro cuerpo de agua. (En algunos casos, la termoclina y la quimioclina coinciden.)

Las quimioclinas ocurren más comúnmente donde las condiciones locales favorecen las formaciones de agua anóxica de fondo-agua profunda deficiente en oxígeno, donde solo pueden existir formas anaeróbicas de vida. El Mar Negro es el ejemplo clásico de tal cuerpo, aunque existen cuerpos de agua similares (clasificados como lagos meromícticos) en todo el mundo. La vida aeróbica está restringida a la región por encima de la quimioclina, anaeróbica por debajo. Las formas fotosintéticas de bacterias anaeróbicas, como las bacterias fototróficas verdes y las bacterias de azufre moradas, se agrupan en la quimioclina, aprovechando tanto la luz solar desde arriba como el sulfuro de hidrógeno (H2S) producido por las bacterias anaeróbicas de abajo.

En cualquier cuerpo de agua en el que las aguas superficiales ricas en oxígeno estén bien mezcladas (holomícticas), no existirá quimioclina. Para citar el ejemplo más obvio, el océano global de la Tierra no tiene quimioclina.