El aire es una mezcla. También lo son el agua de mar, el granito y una bolsa de frutos secos. Una mezcla es una combinación de sustancias que no están unidas químicamente. Cada sustancia conserva su propia identidad. Las proporciones pueden variar. Los componentes generalmente se pueden separar por medios físicos, como la filtración, la destilación o la evaporación.

Las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas. Una mezcla homogénea, también llamada solución, tiene la misma composición en toda su extensión. El agua salada y el aire son homogéneos. Una mezcla heterogénea tiene partes visiblemente diferentes. La arena y las limaduras de hierro, el aceite y el agua, y la masa de galletas con chispas de chocolate son heterogéneas. La distinción depende de la escala de observación. La leche parece homogénea, pero en realidad es un coloide, con gotitas de grasa dispersas en agua.

Las mezclas están presentes en todas partes, tanto en química como en la vida cotidiana. Las aleaciones son mezclas de metales. Los combustibles son mezclas de hidrocarburos. Los alimentos son mezclas complejas de proteínas, grasas, carbohidratos y agua. Los productos farmacéuticos son mezclas de principios activos y excipientes. La separación de mezclas es una parte fundamental de la ingeniería química. La destilación, la extracción, la cromatografía y la filtración son técnicas de separación.

La principal diferencia entre una mezcla y un compuesto radica en que un compuesto tiene una composición fija y propiedades nuevas. Una mezcla tiene una composición variable y conserva las propiedades de sus componentes. El agua salada puede estar diluida o concentrada. El agua siempre es H₂O.