سریال قرارداد شیمیایی داستان زندگی پیمان را روایت میکند که به وکالت مشغول است. او با مشکلات زندگی خصوصی و شغلی مواجه است و در آستانه جدایی با همسرش رضا قرار میگذارد. اما رضا، به جای پذیرش جدایی، از پیمان میخواهد تا با او یک قرارداد شیمیایی ببندد که میتواند زندگی آنها را دگرگون کند. از اینجا به بعد، داستان این سریال پر از اتفاقات و تغییرات غیرمنتظرهای است که تمامی ابعاد زندگی پیمان و رضا را تحت تاثیر قرار میدهد.