Tre fysiske lover ligger til grunn for kjemiteknikken: konservering av masse, konservering av bevegelsesmengde og konservering av energi. Prosessingeniøren kan studere forflytningen av masse og energi i en prosess ved hjelp av massebalanser og energibalanser. Man må da bruke prinsipper fra termodynamikken og reaksjonskinetikken. Dette blir svært sammensatte og komplekse problemstillinger, hvor man er avhengig av simulatorer for å løse oppgavene.