Po omawianej wcześniej grupie wapieni organogenicznych kolejną grupę skał wapiennych stanowią wapienie chemiczne (in. nieorganiczne). Powstają one w wyniku nagromadzenia mułu wapiennego lub ziaren (zob. wapienie ziarnowe), które krystalizowały bezpośrednio z roztworu. Ich udział w ogólnej liczbie wapieni jest dużo niższy niż w przypadku wapieni organogenicznych. Należy jednak nadmienić, że część mułu węglanowego, który spaja fragmenty wapieni organogenicznych powstała na drodze nieorganicznej. Przykładem morskich wapieni chemicznych są wapienie oolitowe, zaś wapieni powstałych wśród środowisk kontynentalnych - martwice wapienne i trawertyny.
Wapienie ziarnowe to grupa skał zbudowanych z mikrytowej bądź sparytowej substancji podstawowej oraz występujących w niej różnego rodzaju składników ziarnowych, np.: składników pochodzenia organogenicznego budujących różnego rodzaju zlepy muszlowe, wapienie organogeniczne i organodetrytyczne, ooidów - budujących wapienie oolitowe, onkoidów - tworzących wapienie onkolitowe, intraklastów tworzących wapienie detrytyczne i zlepieńce z intraklastami, litoklastów budujących wapienie i zlepieńce mono-, oligo- i polimiktyczne i innych.
Wapienie oolitowe są skałami osadowymi, węglanowymi i chemicznymi. Są utworami ziarnowymi budowanymi przez nagromadzenie ooidów. Ooidy (in. oolit, owoid, owulit, sferoid) są dostrzegalnymi makroskopowo kulistymi ziarnami pochodzenia chemicznego. Mają wymiary od pół mm do około 2 mm. Mają budowę współśrodkową. Złożone są z detrytycznego jądra oraz otaczających je powłok (korteks). Wyróżnia się ooidy rzeczywiste - których jądro jest niewielkie, a liczba otaczających go powłok jest liczna oraz ooidy powierzchniowe, u których rozmiary jądra są znacznie większe od ilości lamin korteksu. U niektórych jest to duży okruch otoczony wyłącznie z jedną laminą. Ooidy mogą być symetryczne i niesymetryczne. W większości przypadków powłoki otaczające jądro są kalcytowe. We współczesnych osadach - aragonitowe. Znane są także ooidy żelaziste - szamozytowe, turyngitowe, syderytowe, goethytowe, hematytowe, ilaste i krzemionkowe. W przypadku ooidów zbudowanych z węglanu wapnia ziarna te tworzą się na skutek wytrącania substancji z przesyconego roztworu wodnego na drobnym klaście. Może nim być ziarnko piasku, intraklast, okruch muszli itp. Powłoki wytrącają się współcentrycznie tworząc wokół centrum krystalizacji cieniutkie kalcytowe powłoki.
Wapienie oolitowe są skałami barwy białej lub kremowej. Mają tekstury psamitowe. Ziarna stykają się ze sobą. Mamy do czynienia ze spoiwem kontaktowym bądź kontaktowo-porowym. Ooidy spaja spoiwo kalcytowe. Wapienie oolitowe występują w warstwach.
Typowe wapienie oolitowe tworzą się w płytkich, ruchliwych środowiskach wodnych, często w strefie falowania. Mogą tworzyć się w morzu, w środowisku wody słonej, jak i w jeziorach. Są typowymi utworami tworzącymi się w strefach litoralnej lub sublitoralnej. Woda musi zawierać rozpuszczony kwaśny węglan wapnia. W strefie położonej powyżej podstawy falowania dochodzi do spienienia wody, co ułatwia dyfuzję CO2 do atmosfery. Na detrytycznych fragmentach poruszanych falami krystalizuje CaCO3 tworząc okrągłe ziarna ooidów. Po ich pogrążeniu, z czasem dochodzi do ich diagenezy i tworzą się wapienie oolitowe. Szczególnym przypadkiem ooidów są perły jaskiniowe.
Ca(HCO3)2 ↔ CaCO3↓ + H2O + CO2↑
Wapienie onkolitowe są skałami osadowymi, węglanowymi, chemicznymi i ziarnowymi. Powstają w wyniku diagenezy ziarn węglanowych nazywanych onkoidami. Onkoidy są sferoidalnymi ziarnami o wielkości od ułamka cm do kilku cm. Są tworzone biochemicznie przez sinice - cyjanobakterie (zob. stromatolity). Sinice porastają okruchy znajdujące się na dnie zbiorników wodnych. Mogą to być litoklasty, muszle bądź ich fragmenty i inne. Podczas procesów życiowych sinice mają zdolność wytwarzania galaretowatej lepkiej substancji, do której przyczepia się muł węglanowy. Wokół porastanych ziaren tworzą się drobne węglanowe laminy. Po obumarciu pokolenia sinic, na utworzonych warstwwkach tworzą się nowe - utworzone przez młodsze generacje bakterii. Powłoki przyrastają nieregularnie tworząc ziarna najczęściej o owalnych kształtach.
Świeżo zdeponowane, nieskonsolidowane osady wapienne mogą ulegać rozmywaniu przez falowanie, prądy morskie czy sztormy. Powoduje to rozkruszenie zdeponowanych skał, transport produktów tego procesu i redepozycję okruchów w innych miejscach basenu sedymentacyjnego. Tworzą sie wtedy wapienie organodetrytyczne i detrytyczne (gdy pokruszeniu ulegały fragmenty nieorganiczne).
Wapienie organodetrytyczne powstają gdy w wyniku działania falowania, prądów morskich lub sztormów pokruszeniu, transportowi i redepozycji ulegają fragmenty organogeniczne. Analogicznie do skał okruchowych, podziału wapieni organodetrytycznych dokonujemy w zależności od wielkości okruchów. Tym razem jednak brane są pod uwagę okruchy organogenicznych. Skały o ziarnach we frakcji żwirowej nazywamy biorudytami. Utwory o wielkości ziaren zbliżonej do frakcji psamitowej (piaskowej) noszą nazwę bioarenitów (in. kalkarenitów). Gdy skały te zawierają duże ilości substancji podstawowej (spoiwa) - mówi się o nich biosparyty. Skały z drobnymi szczątkami organizmów nazywane są biomikrytami. Typowymi przykładami skał organodetrytycznych są utwory gromadzone u podstawy budowli węglanowych (raf koralowych, bioherm i innych) w wyniku ich niszczenia przez falowanie i sztormy. Przykładem skał powstających u podstawy późnojurajskich bioherm obszaru podkrakowskiego są wapienie facji uławiconej (Dżułyński 1952).
Wapienie detrytyczne powstają w wyniku wyrywania fragmentów osadu przez falowanie, prądy morskie lub sztormy, transportu tych fragmentów w inne miejsce basenu i ich redepozycję. Ziarna, które mają taką historię noszą nazwę intraklastów. Gdy ziarna są we frakcji żwirowej i zaczynają dominować nad spoiwem, które je łączy należy wtedy mówić o zlepieńcach. Jeśli utwory takie występują w spągu formacji transgresywnej noszą wtedy nazwę zlepieńców podstawowych. Gdy występują w środku jakiejś formacji skalnej mówi się o nich zlepieńce śródformacyjne. W Polsce wapienie detrytyczne można spotkać w dewońskich formacjach węglanowych Gór Świętokrzyskich oraz triasowych regionu śląsko-krakowskiego.