קבוצת "כרמל" הינה הקבוצה המתקדמת ביותר, לרוב לתלמידים בשכבות י"א-י"ב, דרכה תלמידים יכולים להשתתף באולימפיאדות הבינלאומיות בכימיה ולייצג את מדינת ישראל בעולם.
אחת המטרות העיקריות של הכימיאדה היא איתור תלמידים עבור נבחרת ישראל בכימיה.

התלמידים המגיעים לקבוצה מקבלים הרצאות מקיפות, מתאמנים בפתרון בעיות, מבצעים תרגילי מעבדה ונבחנים לקראת התחרויות.

התכנית כוללת ימי לימוד מרוכזים בטכניון ומחנות שנמשכים מספר ימים במהלכם התלמידים משוכנים באחד מבתי המלון בחיפה.
במהלך תקופת ההכנה התלמידים מקבלים גם אימון אישי וקשר רציף עם המאמנים.

בקבוצה ישנם כ-15-30 תלמידים בשנה, מתוכם בעזרת מספר מיונים נבחרים התלמידים המייצגים את ישראל באולימפיאדות הבינלאומיות.