Tales de Mileto, em 580 a.C. criou uma teoria sobre a matéria, falando sobre as substâncias que via, especulando que a água seria uma espécie de elemento químico primordial.
No ano 50 de nossa era, o médico grego Dioscórides criou um catálogo de substâncias com mais de mil extratos vegetais e 600 plantas benéficas à saúde, estabelecendo uma das principais bases da farmacologia.
Zosimus, no ano 300 d.C., publica no Egito uma síntese sobre combinações de substâncias, baseada principalmente em fórmulas místicas e mágicas que, em sua grande maioria, não funcionavam nas tentativas de transformar um material em outro. No entanto, seu trabalho foi sempre de muita utilidade no aprendizdo da manipulação de substâncias químicas. Data dessa época as primeiras menções à alquimia e à busca da Pedra Filosofal.
No ano 750, o alquimista árabe Hayyan consegue purificar o vinagre e obter as primeiras amostras do ácido acético, em mais uma das infinitas tentaivas frustradas de tentar produzir ouro em laboratório.
Entre 1044 e 1249, chega à Europa o conhecimento da pólvora, já fabricada pelos chineses há muito tempo, a partir de uma mistura de salitre, enxofre e carvão vegetal.
A partir de 1597, as experiências alquímicas, até então profundamente empíricas, começam a enveredar pela metodologia científica principalmente através dos trabalhos do alemão Libavius. A era da alquimia é encerrada por Boyle, em 1661, quando este irlandês publica seus trabalhos no livro O Químico Cético, onde impõe a teoria de que as substâncias químicas devem ser estudadas à luz da experimentação.
Em 1789 Lavoisier divulga a Lei da Conservação das Massas (“Na Natureza nada se cria, tudo se transforma”).
Em 1800, com a ajuda da bateria de Volta, Nicholson (inglês) e Ritter (alemão), fazem a decomposição da água através do processo denominado eletrólise.
Em 1869 Mendeleyev cria a Tabela Periódica dos Elementos.
Em 1884, o sueco Arrhenius, então ainda estudante de química, sugere que as combinações químicas são realizadas por meio de forças elétricas. Dezenove anos mais tarde, ele consegue fazer reconhecer sua teoria e recebe o Prêmio Nobel.
O primeiro elemento químico artificial foi criado em 1940 pelos físicos norte-americanos McMillan e Abelson: era o plutônio.