Das Aufgabenfeld der Restaurierung umfasst immer den Umgang mit unterschiedlichen Materialien. Die Kenntnis ihrer chemischen Eigenschaften und ihres davon bestimmten Verhaltens zueinander ist eine der Grundlagen für die Wahl des restauratorischen Verfahrens. Nicht jedes Material ist mit jedem verträglich; es können durchaus Schäden entstehen, indem die falschen Materialien auf einem Objekt zusammengebracht werden.
Mit Detailkenntnissen über stoffliche Eigenschaften kann der Restaurator Schäden am Objekt beurteilen und Maßnahmen zu deren Behebung planen. Dieses Wissen erspart ihm viele fruchtlose Versuche, deren Durchführung nicht risikolos ist.

Alte Objekte bestehen meist aus Naturmaterialien. Organische Stoffe, wie z.B. pflanzliche und tierische Fette, Öle und Wachse, sowie Harze, Proteine und Enzyme, und auch anorganische, beispielsweise Salze in Form von Kalk- und Gipsgründen sowie Oxide werden in ihrer chemischen Struktur und ihren Eigenschaften dargestellt. Die Reinigung von Oberflächen aller Art nimmt in der Restaurierung großen Raum ein; daher bilden oberflächenaktive Stoffe wie Seifen und Tenside sowie Lösemittel einen eigenen Themenbereich. Zunehmend werden allerdings auch moderne Stoffe organischen Ursprungs, wie Kunststoffe und Polymere, selbst restauriert bzw. zur Restaurierung eingesetzt, so dass die Kenntnis um deren chemische Beschaffenheit und Eigenschaften heute ebenfalls zum Rüstzeug eines Restaurators gehört.