Proses yang digunakan oleh jurutera kimia (contoh. penyulingan atau penambahan klorin) dikenali sebagai operasi unit dan mengandungi [[reaksi kimia]] dan/atau [[proses pemisahan]].
Dua hukum fizik yang menjadi asas reka bentuk kejuruteraan kimia adalah [[pemeliharaankeabadian jisim|pemeliharaankeabadian jisim (''Conservation of mass'')]] dan [[pemeliharaankeabadian tenaga|pemeliharaankeabadian tenaga (''Conservation of energy'')]]. Pergerakan jisim dan tenaga melalui proses kimia dipertimbangkan menggunakan imbangan jisim dan tenaga yang menggunakan hukum ini pada keseluruhan kilang, unit operasi, atau bahagian peralatan tertentu. Dalam melakukan ini, jurutera kimia menggunakan prinsip [[termodinamik|termodinamik (''thermodynamics'')]], [[reaksi kinetik|reaksi kinetik (''reaction kinetics'')]] dan [[fenomena pengangkutan|fenomena pengangkutan (''transport phenomena'')]]. Kerja melakukan tugasan ini pada masa kini dibantu oleh simulator proses, yang merupakan model aturcara rumit yang mampu menyelesaikan imbangan jisim dan tenaga, dan biasanya mempunyai model dalaman untuk simulasi unit operasi biasa.
