Come dall'astrologia nacque l'astronomia, così la chimica deriva da un'altra pseudoscienza: l'alchimia. Questa pratica semi-esoterica si è diffusa in tre continenti per quattromila anni e nasce, in Occidente, nell'Egitto ellenistico con gli studi di Zosimo di Panopoli, che affermava che gli antichi sacerdoti conoscevano un metodo per trasmutare i metalli (il sacro Graal dell'alchimia è infatti la trasmutazione del piombo in oro). I metodi per compiere questa miracolosa trasformazione sono ovviamente andati perduti, ma una tale ricerca al limite del razionale spinse centinaia di scienziati a studiare e registrare le proprietà chimiche di metalli, liquidi e composti di ogni tipo.

Con l'arrivo del Rinascimento gli studiosi realizzarono che la trasmutazione secondo certi metodi era un sogno irraggiungibile e cominciarono un lavoro di riorganizzazione delle scoperte degli alchimisti passati. L'opera di Jan van Helmont, pubblicata postuma nel 1648, fu la prima a gettare un ponte tra alchimia e chimica ed ebbe grande influenza sul lavoro di Robert Boyle, uno scienziato inglese autore nel 1661 di The Skeptical Chymist (Il chimico scettico), opera fondamentale per la chimica moderna. La chimica assurse allo stato di scienza nel 1789, quando Antoine Lavoisier pubblicò uno studio sulle leggi della conservazione della massa. In "Elementi di chimica", Lavoisier rivelò la composizione chimica di acqua e aria, coniando il termine "ossigeno". Boyle e Lavoisier sono considerati i padri della chimica moderna.

La produzione di equipaggiamento da laboratorio innovativo trasformò la chimica in una scienza sperimentale con una solida base teorica. Nel 1803 John Dalton propose per primo la teoria atomica, seguita a ruota dalle leggi dei gas, dalla tavola periodica di Dmitri Mendeleev e dalle leggi della termodinamica di Willard Gibbs. Negli anni 90 del XIX secolo i Curie aprirono la strada allo studio della radioattività e, all'inizio del secolo successivo, la chimica aveva prodotto materiali di ogni tipo: plastica, fibre sintetiche, droghe e medicinali, veleni ed esplosivi migliorati e così via. Nelle parole dell'azienda DuPont: "Una vita migliore grazie alla chimica".