油藏在经历一次采油和二次采油后，还有相当一部分石油资源滞留在储层当中。这些剩余资源包括吸附在孔隙壁表面的油膜或油斑、由于毛细管力作用滞留在喉道或变形孔道处的油滴或油珠、由于微观孔隙尺寸的非均质性及宏观岩石渗透率的非均质性造成的驱替水无法波及的死油区等。它们如同渗入衣物纤维中的油污，简单地用清水冲洗几乎完全不起作用。面对这些确切存在却无法拿到的资源，人们曾一度“望油兴叹”。若干年后，有人想到给地下储层施加一些“洗涤剂”，是否可以把那些黏附在岩石表面的残余油清洗出来呢？
早在20世纪20年代，就有人开始尝试用碱或表面活性剂（洗涤剂）提高石油的采收率。单纯的碱液驱油和表面活性剂驱油都存在难以克服的缺点，例如，碱驱过程中，碱会与地层岩石发生化学反应而大量损失，同时可能造成储层结构的破坏；而表面活性剂驱油也面临药剂昂贵的局限。最终这些缺点都归结为成本太高，经济上难以承受。
后来发现，有效解脱岩石对石油的吸附不一定只用一种方式，关键在于要对症下药。例如将岩石孔隙壁表面的润湿性由亲油变为亲水，或者使亲油性不那么强，让粘附在岩石表面的油膜更容易剥落。大幅度地降低油水界面张力对残余油的采出也有帮助，这是因为油水界面张力的下降削弱了孔道滞留油的毛细管力，使其中滞留的油变得更易流动。增加驱替液的黏度也是有效的方法，其作用原理是扩大驱替液的波及体积。这是因为当驱替液与石油黏度相近时，两者更容易同步流动，而不是像低黏度驱替液那样迅速穿过油藏储层而“不带走一丝油线”。这些研究成果推动了化学驱的应用进程，催生了许多复合驱油技术。
在实践的基础上，人们总结出了选择化学药剂的基本原则。首先药剂要具有较高的效率，即在用量尽量低的条件下使溶液达到需要的性质；其次试剂本身或者在助剂作用下具有好的水溶解能力，在水中能够快速地完全溶解成分散体系溶液。另外，化学驱油剂要具有足够的稳定性，不能自动失效，也不会因温度、微生物和其他化学剂的作用而失效，不会对地层、地面环境和生物等造成危害，同时对操作人员没有任何毒害。还有一个不可忽视的必备特点就是要易于推广，即要具备来源广、价格低廉、能够及时连续供应且不会大幅度增加生产成本的特点。
根据这些筛选化学驱油药剂的原则，人们找到了许多功能不同的化学药剂用于提高油田开发采收率。如羧甲基纤维素（增加驱替液黏度）、部分水解聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素、黄胞胶、田菁胶和褐藻酸钠等；以表面活性剂、碱类、不同模数的硅酸钠等（降低油、水界面张力和改变固体表面润湿性）；以改善主剂的物理化学性能为主要目的的各种助剂，如不同碳链长度的醇类（用以改善表面活性剂的溶解能力、表面活性和溶液流动能力，也用于泡沫体系以增加泡沫的稳定性），聚电解质如多聚磷酸盐等（用以降低主剂在多孔介质流动过程中的滞留损失），碱类（用以降低主剂在多孔介质流动过程中的滞留损失，同石油中的有机酸反应生成新的表面活性剂对主剂起增效作用）、尿素（改善表面活性剂溶液的活性）、各种螯合剂，如乙二胺四乙酸（EDTA）等（螯合水中的多价离子，防止和抑制其同主剂反应形成水不溶物而使活性降低和堵塞油层）、有机氮和有机磷化合物（用作牺牲剂降低主剂的损失）等；木质素磺酸盐及其衍生物（用作驱油主剂、石油磺酸盐的部分替代剂和复合剂、驱替剂的牺牲剂等）；纸浆废液（亦称黑液，以各种木质素造纸产生的废液，可作为驱油主剂，也可作为驱油主剂的辅助剂）；其他辅助剂如杀菌剂、除氧剂、污水处理剂。
根据油田的生产需求，人们通过上述药剂的调配得到了功能各异的化学驱油体系，形成了一些功能强大的三元复合驱体系。如以增加驱油效率为主要目的的化学剂驱、以增加波及效率为主要目的的化学剂驱和两者兼顾的化学剂驱。无论哪一种驱油体系，都必须满足油田生产的配伍性要求。具体来说，包括与油层流体、油层岩石、油层环境、注入水以及驱油剂之间的各种配伍。所有的配伍效果都要既保持化学药剂的功能不损失，又要保证不因与配伍对象发生化学作用而破坏开发条件。由于不同油田石油、地层水、注入水和油层地质条件的千差万别，针对某一个具体的油田研制的驱油体系不能随意套用到其他油田。
事实上，为了保护驱油药剂，人们在生产工艺上也用尽了心思。在正式注入化学药剂之前要设置前置段塞，即先注入一定量的前置液体（盐水、碱水或者高分子聚合物溶液等）作为预冲洗液或主驱油剂溶液的保护液。前置段塞形成之后，才注入优选的主化学驱油剂溶液，称为主段塞。在主段塞之后还要再次注入一定量的后置液体（盐水、碱水或者高分子聚合物溶液等）作为后续保护段塞，称为后置段塞。最后转入正常的注水过程。这些工艺措施都是为了确保主段塞在油层驱替过程中不遭到破坏以保证驱油效果。
在众多提高石油采收率方法中，理论和实践都已证明，化学驱是最有效的方法之一。在油田开发过程中使用化学驱手段的确可以把地下储层中被牢牢吸附在岩石表面的残余油“洗出来”。根据我国油田提高采收率潜力评价，各种化学驱方法都有不同的应用前景。但是出于成本和效果的综合考虑，化学驱要成为像水驱那样普遍而经济有效的驱油手段，仍然有很长的路要走。