土壤重金属物理/化学修复技术主要基于土壤理化性质和重金属的不同特性，通过物理/化学手段来分离或固定土壤中的重金属，达到清洁土壤和降低污染物环境风险和健康风险的技术手段。物理/化学技术实施方便灵活，周期较短，适用于多种重金属的处理，在重金属污染土壤的工程修复中得到广泛应用，但该技术实施的工程量较大，实施成本较高，在一定程度上限制其推广应用。
1、客土、换土、去表土、深耕翻土法
此类方法适合于小面积污染土壤的治理。客土法是在污染土壤表层加入非污染土壤，或将非污染土壤与污染土壤混匀，使得重金属浓度降低到临界危害浓度以下，从而达到减轻危害的目的。换土法是将污染土壤部分或全部换去，换入非污染土壤。客土或换土的厚度应大于土壤耕层厚度。去表土是根据重金属污染表层土的特性，耕作活化下层的土壤。深耕翻土是翻动土壤上下土层，使得重金属在更大范围内扩散，浓度降低到可承受的范围。这些方法最初在英国、荷兰、美国等国家被采用，达到了降低污染物危害的目的，是一种切实有效的治理方法。但该方法需耗费大量的人力、财力和物力，成本较高，且未能从根本上清除重金属，存在占用土地、渗漏和二次污染等问题，因此不是一种理想的治理土壤重金属污染的方法。
2、土壤淋洗
土壤淋洗是指用淋洗剂去除土壤中重金属污染物的过程，选择高效的淋洗助剂是淋洗成功的关键。淋洗法可用于大面积、重度污染土壤的治理，尤其是在轻质土和砂质土中效果较好，但对渗透系数很低的土壤效果不太好。影响土壤淋洗效果的因素主要有淋洗剂种类、淋洗浓度、土壤性质、污染程度、污染物在土壤中的形态等。研究结果表明，以15mmolEDTA·kg-1土壤的比率淋洗Cu污染土壤（400mgCu·kg-1），总Cu含量降低41%，主要淋洗形态是碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态。土壤淋洗后淋洗液的处理是一个关键的技术问题，转移络合、离子置换和电化学法是目前主要采取的技术手段。Pociecha和Lestan采用电凝固法从EDTA淋洗污染土壤的淋洗液中回收重金属，发现该方法可以去除污染土壤中53%的Pb、26%的Zn和52%的Cd。土壤淋洗需添加昂贵的淋洗液，且淋洗液对地下水也有污染风险；另一方面，淋洗液在淋洗土壤重金属的同时也将植物必需的Ca和Mg等营养元素淋洗出根际，造成植物营养元素的缺失。
3、热解吸法
热解吸技术是采用直接或间接的方式对重金属污染土壤进行连续加热，温度到达一定的临界温度时土壤中的某些重金属（如Hg、Se和As）将挥发，收集该挥发产物进行集中处理，从而达到清除土壤重金属污染物目的的技术。Kunkel等的研究表明，在温度低于土壤沸点的条件下原位热解吸技术可以去除污染土壤中99.8%的Hg。热解吸技术的一大缺陷是耗能，加热土壤必须要消耗大量的能量，提高了修复的成本。Navarro等的研究表明，可以采用天然太阳能来热解吸污染土壤中的Hg和As，这样可以解决能源消耗的问题。热解吸技术的另一个问题是挥发污染物的收集和处置问题，这方面还需要进行大量的科学研究工作。
4、玻璃化技术
玻璃化技术指将重金属污染土壤置于高温高压的环境下，待其冷却后形成坚硬的玻璃体物质，这时土壤重金属被固定，从而达到阻抗重金属迁移目的的技术。玻璃化技术最早在核废料处理方面应用，但是由于该技术需要消耗大量的电能，其成本较高而没有得到广泛的应用。玻璃化技术形成的玻璃类物质结构稳定很难被降解，这使得玻璃化技术实现了对土壤重金属的永久固定。
5、电动修复
电动修复是指向重金属污染土壤中插入电极施加直流电压导致重金属离子在电场作用下进行电迁移、电渗流、电泳等过程，使其在电极附近富集进而从溶液中导出并进行适当的物理或化学处理，实现污染土壤清洁的技术。电动修复是由美国路易斯安那州立大学研究出的一种净化土壤污染的原位修复技术，在欧美一些国家发展较快，已进入商业化阶段。胡宏韬等采用电动方法来修复Zn和Cu单一污染的土壤，结果表明阳极附近土壤的Zn和Cu去除率分别达到74.3%和71.1%。有人采用电动修复技术对木材防腐剂铬化砷酸铜（CCA）污染土壤进行修复，可以去除65%的Cu、72%的Cr和77%的As。土壤中添加辅助试剂可增强土壤重金属的溶解性，从而提高电动修复的效率。添加络合剂（EDTA和柠檬酸等）可以提高电动修复对Cr和Pb等重金属的修复效果[12]。电动修复技术目前还主要停留在实验室研究阶段，在污染场地的应用案例比较少，加强电动修复技术在污染场地的应用将是今后的主要研究工作。
6、固化/稳定化
固化/稳定化是指向重金属污染土壤中加入某一类或几类固化/稳定化药剂，通过物理/化学过程防止或降低土壤中有毒重金属释放的一组技术。固化是通过添加药剂将土壤中的有毒重金属包被起来，形成相对稳定性的形态，限制土壤重金属的释放；稳定化是在土壤中添加稳定化药剂，通过对重金属的吸附、沉淀（共沉淀）、络合作用来降低重金属在土壤中的迁移性和生物有效性。固化/稳定化的效应一般统称为钝化。重金属被固化/稳定化后，不但可以减少其向土壤深层和地下水的迁移，而且可以降低重金属在作物中的积累，减少重金属通过食物链传递对生物和人体的危害。重金属固化/稳定化的关键是选择合适的具有固化/稳定化作用的药剂，药剂的选择一般要满足以下几个方面的要求：（1）药剂本身不含重金属或含量很低，不存在二次污染的风险；（2）药剂获得或制备成本较低；（3）药剂对重金属的固化/稳定化显著且持续性强。土壤中重金属固化/稳定化的关键是选择一种经济有效的药剂，有研究报道石灰、磷灰石、沸石、铁锰氧化物、硅酸盐、海泡石、赤泥、骨炭、堆肥、钢渣、蒙脱石、凹凸棒石和蛭石等可以有效地固化/稳定化土壤中的重金属，降低重金属的生物有效性。钝化技术需要考虑土壤重金属的污染程度和土壤本身的性质等因素再选出合理的钝化药剂，并计算出钝化药剂的用量。在工程上广泛应用的钝化药剂一般为工业副产物，故钝化技术的成本较低，但钝化技术并未将重金属从土壤中根本清除，因此需要进行长期的监测以防止重金属再次活化。
7、离子拮抗技术
土壤中某些重金属离子间存在拮抗作用，当土壤中某种重金属元素浓度过高时，可以向土壤中加入少许对作物危害较轻的拮抗性重金属元素，进而减少该重金属对作物的毒害作用，达到降低重金属生物毒性的目的。在土壤中添加少量的Se抑制了蜈蚣草对Cu和Zn的吸收，Se与Cu和Zn表现为拮抗作用。Zn和Cd具有相似的化学性质和地球化学行为，Zn具有拮抗植物吸收Cd的作用。向Cd污染土壤中加入适量的Zn，可以减少植物对Cd的吸收积累。