Początki chemii jako samodzielnej dyscypliny nauk. przypadają na 2 poł. XVII w. W miarę rozwoju i rozszerzania się zakresu nauk chem. wyodrębniły się poszczególne działy: chemia organiczna, chemia nieorganiczna, chemia analityczna, chemia ogólna, chemia fizyczna, chemia teoretyczna; powstało również wiele działów specjalist., np. elektrochemia, termochemia, chemia koloidów, chemia koordynacyjna, fotochemia, sonochemia, magnetochemia, chemia kwantowa, chemia jądrowa, chemia radiacyjna, radiochemia, mechanochemia, chemia supramolekularna oraz ceramika, chemia ciała stałego, chemia bionieorganiczna, chemia plazmy. Technologia chem. (chemia stosowana) jest nauką o zasadach i metodach produkcji związków chem. na skalę przemysłową. Z chemią są powiązane również inne nauki przyr., np.: chemia rolna, geochemia, biochemia, krystalochemia. Do zagadnień współczesnej chemii należy m.in. badanie przestrzennej budowy cząsteczek, struktury ich powłok elektronowych, rodzaju wiązań chem., mechanizmu i szybkości reakcji chem. i niektórych przemian fiz. (m.in. przemiany fazowe, dyfuzja, jonizacja). Do lepszego poznania oraz rozwiązania wielu z tych problemów przyczyniło się szerokie wprowadzenie do chemii metod fiz.; obecnie stosuje się metody wykorzystujące zjawisko dyfrakcji (dyfrakcja promieni rentgenowskich, elektronów, neutronów), metody spektroskopowe (spektroskopia w podczerwieni, w zakresie światła widzialnego i nadfioletowego, spektroskopia ramanowska, spektroskopia fotoelektronów, spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnet. i jądr. rezonansu magnet., spektroskopia mas), metody polaryzacyjne polegające na badaniu fiz. efektów działania pola magnet. lub elektr., a także mat. metody fizyki teoret., zwł. mechaniki kwantowej i termodynamiki statystycznej. W analizie chem. stosuje się powszechnie wiele metod instrumentalnych (fizykochemiczna analiza). Rozwija się chemia transuranowców, związków koordynacyjnych, polimerów, związków fluoru, krzemu, boru, pierwiastków ziem rzadkich, związków metaloorg., związków inkluzyjnych, pestycydów, barwników, środków leczn., środków powierzchniowo czynnych i in. Osiągnięcia w dziedzinie chemii stosowanej umożliwiły opracowanie nowych technologii oraz wzrost skali produkcji w technologiach tradycyjnych; sprzyja to rozwijaniu przemysłu chem., obecnie gł. wielkiej syntezy org., wyzyskującej produkty przeróbki ropy naft. i gazu ziemnego. Intensywny rozwój wielu gałęzi przemysłu stawia przed chemią nowe zagadnienia, np. problem ochrony środowiska przyr. (gł. oczyszczanie ścieków, uzdatnianie wody, oczyszczanie powietrza, opracowywanie technologii mało- i bezodpadowych).
Niektóre technol. procesy chem. prowadzono już w starożytności; m.in. kilka tysięcy lat p.n.e. wytapiano metale z rud, oczyszczano złoto i srebro, wyrabiano naczynia ceram., barwiono tkaniny, prowadzono fermentację, dokonywano mumifikacji. W staroż. Grecji powstały pierwsze spekulatywne, nie poparte doświadczeniami, koncepcje istoty i budowy materii; np. Tales z Miletu (VII VI w. p.n.e.) przyjmował wodę za pramaterię; Empedokles z Akragas (V w. p.n.e.) uważał, że woda, powietrze, ziemia i ogień są podstawowymi elementami (pierwiastkami), których wzajemne oddziaływanie prowadzi do powstania innych substancji; Leukippos (V w. p.n.e) i jego uczeń Demokryt z Abdery (V IV w. p.n.e.) twórcy atomistycznej teorii budowy materii przyjmowali, że elementarnymi składnikami materii są niepodzielne cząstki atomy. Z I w. pochodzi dzieło Historia naturalis, napisana przez rzym. przyrodnika Pliniusza Starszego, zawierająca opisy znanych wówczas substancji i metod ich otrzymywania. W Egipcie rozwijała się alchemia mająca swój rodowód prawdopodobnie na Wschodzie. Paracelsus zapoczątkował rozwój jatrochemii, wiążącej badania chem. z praktyką lekarską.
Przyjmuje się, że wyodrębnienie chemii jako samodzielnej dyscypliny nauk. nastąpiło po opublikowaniu 1661 przez R. Boyle'a dzieła The Sceptical Chymist.
Początki badań alchemicznych w Polsce datują się od poł. XV w. Najwybitniejszym pol. alchemikiem był. M. Sędziwój, działający na przeł. XVI i XVII w. Rozwijała się też jatrochemia, co przyczyniło się do badania pol. wód mineralnych. Ukazało się wiele przedruków i tłumaczeń prac alchem. i jatrochemicznych.
Nauki przyr. w Polsce przez długi okres nie rozwijały się z powodu toczących się nieustannie wojen. Odrodzenie myśli nauk. zainicjowała w 2 poł. XVIII w. Komisja Edukacyjna. Pierwsze uniwersyteckie wykłady chemii rozpoczął w Polsce 1782 w krak. Szkole Gł. Koronnej (dzisiaj Uniw. Jagielloński) Jan Jaśkiewicz prof. historii naturalnej i chemii. Utrata niepodległości 1795 przekreśliła nadzieje związane z rozwojem chemii. W okresie zaborów nauki chem. rozwijały się jedynie w Krakowie (L. Bruner, E. Czyrniański, K. Olszewski, P.N. Walter, Z. Wróblewski i in.), we Lwowie (S. Opolski, B. Pawlewski, B. Radziszewski i in.), w Wilnie (J. Śniadecki), w Warszawie (J.J. Boguski, J. Natanson i in.). Również poza krajem działali m.in. S. Kostanecki i M. Nencki w Szwajcarii, M. Skłodowska-Curie we Francji. Rozwój nauk, w tym również chemii, na terenie wszystkich 3 zaborów popierała Akademia Umiejętności w Krakowie, zał. 1872 (od 1919 do zawieszenia jej działalności 1952 PAU). Po odzyskaniu przez Polskę niepodległości 1918 podjęto badania z zakresu chemii zarówno w reaktywowanych, jak i nowo założonych szkołach wyższych oraz w powstałym 1922 w Warszawie, z inicjatywy I. Mościckiego, Chem. Inst. Badawczym. W 1919 utworzono Pol. Tow. Chemiczne. Od 1920 wydawano czasopismo "Przemysł Chemiczny", od 1921 "Roczniki Chemii". W okresie międzywojennym do rozwoju prawie wszystkich kierunków chemii przyczynili się m.in.: w Krakowie K. Dziewoński, T. Estreicher, B. Kamieński, L. Marchlewski, we Lwowie A. Dorabialska, W. Jakób, A. Joszt, W. Kemula, W. Leśniański, R. Małachowski, I. Mościcki, S. Niementowski, S. Pilat, E. Sucharda, S. Tołłoczko, W. Trzebiatowski, w Warszawie O. Achmatowicz (st.), M. Centnerszwer, K. Jabłczyński, W. Lampe, T. Miłobędzki, S. Przyłęcki, K. Smoleński, W. Świętosławski, M. Struszyński, L. Szperl, J. Turski, J. Zawadzki, J.W. Zawidzki, w Wilnie K. Sławiński, w Poznaniu A. Gałecki, A. Krause, J. Suszko.
Rozwój nauki pol. przerwała okupacja niem. (1939 45). Po wyzwoleniu prace z zakresu chemii rozpoczęto zarówno w odbudowanych, jak i wielu nowo założonych placówkach naukowych. Stworzono też podstawy do szerokiego rozwoju przemysłu chemicznego. Spośród pol. naukowców duży wkład w rozwój chemii współczesnej wnieśli m.in.: w Warszawie O. Achmatowicz (st.), B. Baranowski, S. Biniecki, S. Bretsznajder, J. Ciborowski, Z.R. Grabowski, W. Kemula, W. Kołos, E. Kwiatkowski, S. Malinowski, J. Minczewski, D. Smoleński, M. Śmiałowski, W. Świętosławski, T. Urbański, J. Wróbel; we Wrocławiu B. Bobrański, W. Bobrownicki, B. Jeżowska-Trzebiatowska, B. Roga, L. Sobczyk, B. Staliński, W. Trzebiatowski; w Łodzi A. Dorabialska, Z. Jerzmanowska, J. Kroh, M. Kryszewski, J.J. Michalski; w Krakowie A. Bielański, K. Gumiński, J. Grzymek, J.J. Haber, B. Kamieński; w Poznaniu A. Krause, J. Suszko, M. Wiewiórowski; w Lublinie A. Waksmundzki; w Gliwicach T. Hobler, Z. Jedliński; w Toruniu A. Basiński.
Organizacją zrzeszającą chemików pol. jest Pol. Tow. Chemiczne. Wydawane są czasopisma nauk., m.in. "Bulletin de l'Academie Polonaise des Sciences", "Serie des Sciences Chemiques" (zał. 1953), "Polish Journal of Chemistry" (zał. 1921, do 1976 p.n. "Roczniki Chemii"), "Wiadomości Chemiczne" (zał. 1947), "Chemia Analityczna" (zał. 1956), "Przemysł Chemiczny" (zał. 1917, do 1920 p.n. "Metan"), "Chemia Stosowana" (zał. 1957) oraz wiele czasopism z poszczególnych działów chemii. Przedstawiciele chemików pol. biorą udział w pracach istniejącej od 1918 Międzynar. Unii Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC), będącej organizacją zrzeszającą chemików z bardzo wielu krajów.