Les règles de prononciation sont excessivement complexes, avec seulement des traits de régularité. Je reporte à ce propos la section relativement complète concernant la prononciation de ch qu’on trouve à « C » dans le TLF.

C.− Ch

1. À l’initiale
   a) Se prononce [ʃ] dans les mots français : chat, chercher, chimère, chute.
   b) Se prononce [k] dans les mots d’origine grecque : chiromancie, etc.

2. À l’intérieur du mot
   a) Se prononce [ʃ] quand il est placé entre voyelles. Dans la majorité des mots français : achalander, échec, échine. Dans les mots savants terminés par -machie comme : logomachie, tauromachie. Sauf dans des exceptions du type de lysimachie qui se prononce avec [k]; quand il est précédé d’une voyelle et suivi d’une consonne dans les interjections familières : fichtre!, fouchtra!; quand il est précédé d’une consonne et suivi d’une voyelle dans les groupes suivants : kch [kʃ] : bakchich; lch [lʃ] : colchicacées, colchique, etc.; nch [~ʃ] avec nasalisation de la voyelle précédente : bronche, bronchiole, bronchite, etc. Dans des exceptions du type : bronchial, enchymose, inchoatif, ch se prononce [~k] avec nasalisation de la voyelle précédente; rch [ʀ ʃ] : archard, archée, archevêque, archi-. Dans des exceptions du type : archaïque, archange, archétype, archiépiscopal, orchestre, ch se prononce [k]; quand il est placé entre consonnes dans les groupes suivants : schk [ʃk] : puschkinie; schn [ʃn] : mischnique; quand il est précédé de 2 consonnes et suivi d’1 voyelle dans le groupe ndch [~ʃ] : mandchou (la voyelle précédant n étant nasalisée). On peut entendre plus rarement [~tʃ]; quand il est précédé de schs : eschscholzie.
   b) Ch intérieur se prononce [k] quand il est placé entre voyelles dans des mots savants français : achaine, achéen, achillée, écho. Dans certains mots savants ch peut aussi se prononcer [ʃ]. P. ex. dans : machiavélisme, monachisme, trichine; il se prononce [k] quand il est précédé d’une voyelle et suivi d’une consonne liquide l ou r appartenant à la même syllabe (cochlée, isochrome) ou suivi d’une consonne sourde appartenant à la syllabe suivante (achtéomètre, fuchsine, ichthisandre); dans le groupe cch suivi d’une voyelle : bacchanal, bacchante, ecchymose, saccharine; quand il est précédé de la consonne s et suivi d’une voyelle : aschariens, ascharisme, dyschirie, etc., sauf dans des exceptions du type : aschée, bischofite, ischélite; quand il se trouve placé entre consonnes dans les groupes suivants : nchn [~kn] : splanchnique, splanchnologie avec nasalisation de la voyelle précédant le 1er n; nchr [~kʀ] : synchrome avec nasalisation de la voyelle précédant n; schr [skʀ] : eschrologie.

3. Ch à la finale
   a) Ne se prononce pas dans almanach. b) Se prononce [ʃ] dans des mots turcs ou arabes adoptés par le français : bakchich. c) Se prononce [k] dans cromelech, azéradach, krach, varech, auroch, mots d’origine bretonne, germanique ou scandinave.

La même page comporte également une section historique sur ch (HIST. C.).
Elle indique que la prononciation aspirée du grec est tombée très tôt (kh > k) dans la prononciation populaire, puis a été dans certains cas sujette à palatalisation (k > ch). En effet, « à partir de la fin du XV^e siècle le h étymologique tend[ait] à se réintroduire partout ».
Les mots qui ont retrouvé leur h à l’écrit n’ont probablement jamais évolué vers le [ʃ].

Je voudrais signaler que le mot chimère n’est pas un mot français, c’est un mot grec(χίμαιρα) et pourtant se prononce [ʃ], comme d’ailleirs le mot chirurgien(χειρουργός). Il n’ y a donc pas de règle à suivre.