La Convention sur les armes chimiques se compose d'un préambule, de 24 articles et de trois annexes : Annexe sur les produits chimiques, Annexe sur la vérification et Annexe sur la confidentialité. Le Préambule exprime le plus succinctement la raison d’être de la Convention sur les armes chimiques, "… Résolus, dans l'intérêt de l'humanité tout entière, à exclure complètement la possibilité de l'emploi des armes chimiques, grâce à l'application des dispositions de la présente Convention […]". Il évoque ensuite les avantages de l'utilisation de la chimie à des fins pacifiques et la volonté de faciliter la liberté du commerce des produits chimiques et la coopération internationale dans le domaine des activités chimiques non interdites par la Convention.

L'Article premier définit les obligations générales de chaque État partie aux termes de la Convention. La Convention interdit aux États parties d'employer des armes chimiques et d'entreprendre des préparatifs militaires en vue d'un emploi d'armes chimiques. De même, les États parties ne doivent jamais "mettre au point, fabriquer, acquérir d'une autre manière, stocker ou conserver d'armes chimiques, ou transférer, directement ou indirectement, d'armes chimiques à qui que ce soit". Dans le même ordre d'idées, les États parties ne sont pas autorisés à promouvoir ou à favoriser d'activités - qu'elles soient le fait d'individus, de groupes ou d'un autre État - interdites par la Convention. En application de l'Article premier, chaque État partie doit détruire tous les stocks d'armes chimiques en sa possession ainsi que toutes les installations de fabrication d'armes chimiques situées sur son territoire et toutes les armes chimiques qu'il aurait pu abandonner sur le territoire d'un autre État partie. De même, aux termes de l'Article premier, l'emploi d’agents antiémeute (par exemple de gaz lacrymogènes) est interdit en tant que moyen de guerre.

L'Article II de la Convention sur les armes chimiques énonce les définitions et les critères à utiliser dans la mise en œuvre de la Convention. Il définit notamment les termes et expressions "armes chimiques", "produit chimique toxique", "précurseur", "armes chimiques anciennes", "armes chimiques abandonnées", "agent de lutte antiémeute", "installation de fabrication d'armes chimiques" et d'autres termes et expressions liés au régime de vérification de l'industrie, comme "capacité de production", "traitement", "consommation", etc.

L'Article III fait obligation à chaque État partie de présenter des déclarations à l'OIAC au plus tard 30 jours après l'entrée en vigueur de la Convention à son égard. Chaque État partie doit déclarer s'il possède des armes chimiques et/ou des installations de fabrication d'armes chimiques et présenter ses plans de destruction des armes chimiques et des installations de fabrication. Il doit aussi déclarer toute autre installation conçue pour la mise au point d'armes chimiques, comme les laboratoires, et s'il possède ou non des agents antiémeute. Chaque État partie doit aussi déclarer s'il a ou non sur son territoire des armes chimiques anciennes et s'il a abandonné des armes chimiques sur le territoire d'un autre État partie ou si un État partie a abandonné de telles armes sur son territoire. Les armes chimiques enterrées après 1977 ou déversées en mer après le 1er janvier 1985 sont également déclarables.

Les Articles IV et V concernent l'obligation incombant aux États parties de détruire leurs armes chimiques et leurs installations de fabrication d'armes chimiques, y compris de présenter des plans de destruction détaillés et des déclarations annuelles sur l'avancement des opérations de destruction. Les États parties ont la possibilité de demander la conversion des installations de fabrication d'armes chimiques à des fins pacifiques et non interdites. Ce sont les États parties eux-mêmes qui prennent à leur charge les coûts de destruction et/ou de conversion et les coûts de vérification par l'OIAC des activités de destruction. Il est prévu que les activités de destruction et/ou de conversion seront achevées au plus tard dix ans après l'entrée en vigueur de la Convention. La Convention prévoit la possibilité d'une prolongation unique de cinq ans au maximum (jusqu’en 2012) du délai final fixé pour la destruction des armes chimiques.

L'Article VI traite des "activités non interdites par la présente Convention", connues sous le nom de régime de non-prolifération ou de régime de vérification de l'industrie. Les États parties doivent s'assurer que les produits chimiques toxiques et leurs précurseurs ne sont mis au point, fabriqués, transférés et employés qu'à des fins pacifiques. Les installations qui fabriquent des produits chimiques inscrits et des produits chimiques organiques définis sont assujetties à des exigences en matière de contrôles et en matière de communication de renseignements que doivent mettre en œuvre les États parties, ainsi qu'à des inspections par l'OIAC.

L'Article VII, qui porte sur l'application de la Convention au niveau national, fait obligation à chaque État partie de promulguer une législation d'application à l'échelle nationale, d'intégrer les interdictions énoncées par la Convention dans la législation pénale nationale et d'informer l'OIAC des mesures adoptées pour mettre en œuvre la Convention. Aux termes de cet Article, les États parties s'engagent à coopérer dans les domaines de l'assistance juridique, de la sécurité et de l'environnement. De plus, cet Article prévoit la mise en place d'une autorité nationale pour assurer la liaison entre l'État partie et l'OIAC.

L'Article VIII porte création de l'Organisation pour l'interdiction des armes chimiques, ou OIAC, comme instance de mise en oeuvre de la Convention et en fixe le Siège à La Haye (Pays-Bas). L'Organisation se compose de trois organes principaux : la Conférence des États parties, le Conseil exécutif et le Secrétariat technique. L'Article VIII délimite les pouvoirs et les fonctions de chaque organe (voir diagramme).

L'Article IX prévoit des consultations et des éclaircissements en cas de doute quant au non-respect éventuel de la Convention. Il prévoit en outre les procédures de demande et d'exécution d'une inspection par mise en demeure dans l'un quelconque des États parties s'il existe des doutes sur son respect de la Convention. Tout État partie peut demander une inspection par mise en demeure en tout endroit du territoire d'un autre État partie.

Les Articles X et XI traitent respectivement de la fourniture d'une assistance et d'une protection à un État partie en cas d'attaque ou de menace d'attaque à l'arme chimique, et de la coopération internationale pour le développement économique et technologique des États parties. Aux termes de l'Article X, chaque État partie est tenu d'informer l'OIAC des différents types d'appui qu'il peut apporter aux efforts en matière d'assistance et de protection. L'Article XI concerne la promotion du commerce des produits chimiques à des fins pacifiques et du développement de la chimie dans tous les États parties à des fins non interdites par la Convention.

L'Article XII porte sur les mesures propres à garantir le respect de la Convention y compris les sanctions à l'égard d'un État partie qui ne s'acquitte pas des obligations contractées. Outre l'application de mesures de redressement ou de sanctions, ou de restrictions des droits et privilèges, etc. la Conférence porte les cas d'une gravité particulière à l'attention de l'Assemblée générale et du Conseil de sécurité de l'Organisation des Nations Unies.

Les Articles XIII à XXIV traitent de différentes questions telles que les rapports avec d'autres accords internationaux, le règlement des différends, les amendements à la Convention, la durée et la dénonciation, l'entrée en vigueur, etc. Des trois annexes, l'Annexe sur la vérification est la plus étoffée. Elle précise toutes les procédures détaillées que les États parties et les équipes d'inspection de l'OIAC doivent suivre lors de la vérification ou de l'inspection des installations ou sites d'armes chimiques et d'installations de l'industrie. L'Annexe sur les produits chimiques présente les trois tableaux mentionnés précédemment (voir encadré). L'Annexe sur la confidentialité assure la protection des renseignements sensibles qui relèvent de la sécurité nationale et des données confidentielles des entreprises durant les inspections et lors de la communication de ces renseignements à l'OIAC par les États parties.