För minst 25 000 år sedan lärde sig människan tillverka keramik, utvinna metaller och så småningom framställa glas och färgpigment. Det var människor i Mesopotamien och i Egypten som först lärde sig att framställa metaller. Något senare utvecklades metallframställning i Kina och Indien och slutligen i Sydamerika. Det var områden med bördig jord och bra klimat. Här hade människor tid över för annat än att skaffa mat och försvara sig. Även om dessa samhällen hanterade kemiska ämnen och kemiska reaktioner var det ett hantverk och inte vetenskap.

De första som utvecklade teorier för att förklara naturfenomen, utan att blanda in övernaturliga fenomen, var grekerna för ungefär 2 500 år sedan. Här uppstod idén att alla ämnen är uppbyggda av ett eller flera grundämnen. Den äldste kända filosofen, Thales, föreslog att allt är uppbyggt av vatten. Några av de grekiska filosoferna menade istället att allt var uppbyggt av små, odelbara atomer. Den filosof som påverkade vetenskapen mest under de närmaste 2 000 åren var Aristoteles. Han trodde inte på atomer vilket gjorde att denna idé nästan glömdes bort.

För ungefär 1 700 år sedan började en liten grupp människor i den egyptiska staden Alexandria försöka framställa guld och silver genom kemiska experiment. Detta kom senare att kallas för alkemi. Med alkemin utvecklades flera av de arbetsmetoder som kemister använder än idag. Enligt legenden uppfanns till exempel destillation av en kvinnlig alkemist, Maria av Alexandria. En viktig idé hos alkemisterna var att allt omkring oss hör ihop och är föränderligt. Många alkemister trodde att det fanns ett särskilt ämne, som de kallade "de vises sten", som kunde omvandla andra metaller till guld. Det är viktigt att komma ihåg att ingen ännu visste att guld är ett grundämne. Det var först på 1700-talet som kemisterna förstod att det är omöjligt att omvandla till exempel bly till guld med kemiska metoder.

År 641 ockuperades Egypten av araberna och de gamla alkemiska texterna började översättas till arabiska. Nya alkemiska texter författades under namnet Jābir ibn Hayyān. I den muslimska världen mötte alkemin också motstånd, till exempel från Ibn Sina som hävdade att människan inte kan tillverka något som är lika bra som det Gud skapat. Han bidrog främst till utvecklingen av den tidiga läkekonsten.

Motsvarigheter till alkemin utvecklades också i Kina och Indien. Den kinesiska ”alkemin” var kopplad till daoismen. Dess främsta mål var inte att tillverka guld utan att uppnå evigt liv. De kinesiska ”alkemisterna” trodde att ämnen som kvicksilver och arsenik kunde förlänga livet. Det sägs att flera kejsare dog på grund av dessa giftiga ämnen. Den kinesiska alkemin hade sin höjdpunkt under Tang-dynastin (618–907 e.Kr)

Den indiska ”alkemin” byggde på hinduistisk filosofi och där var till exempel meditation en viktig komponent. Det är möjligt att kunskap från Kina och Indien nått Europa via Sidenvägen och på så sätt ha påverkat kemins utveckling. Det har dock inte kunnat bevisas. Däremot kommer till exempel konsten att tillverka papper och krut från Kina.

Texter skrivna av alkemister är ofta mycket svåra att förstå. Det beror på att alkemisternas texter är skrivna så att endast andra alkemister skulle kunna förstå. Ett av skälen var att om alla lärde sig att framställa guld skulle guldet bli värdelöst. Det var också vanligt att bedragare försökte sälja konsten att framställa guld. Det gjorde att alkemin fick dåligt rykte. Några av alkemisterna föreslog att kemiska ämnen kunde användas som läkemedel. Denna idé spreds framför allt av alkemisten och läkaren Paracelsus på 1500-talet. På 1500-talet trycktes också flera böcker där kemi används för praktiska ändamål, till exempel för att analysera malmer och metaller. Det gavs också ut handböcker om destillation och färgning.

På 1600-talet skedde stora genombrott för den moderna vetenskapen. Detta brukar kallas för den vetenskapliga revolutionen. Forskare fick nya instrument som mikroskopet, teleskopet och termometern. Vetenskapsmän började göra noggranna experiment för att pröva sina teorier. Den vetenskap som utvecklades först var astronomin. Det var den tyske astronomen Kepler som gav den rätta beskrivningen av hur planeterna rör sig runt solen. Även inom läkekonsten gjordes många framsteg. Ett exempel är upptäckten av blodomloppet. Det är nu kemin växer fram som en självständig vetenskap. En av de främsta kemisterna under 1600-talet var Robert Boyle. Han var inte bara kemist utan även fysiker och skrev religiösa texter. Religion var fortfarande viktig för vetenskapsmännen. På 1600-talet återuppväcktes också atomteorin och de flesta vetenskapsmän blev övertygade om att allt omkring oss består av små odelbara atomer.

En av de viktigaste uppgifterna för kemisterna i slutet av 1600-talet och i början av 1700-talet var att förklara vad eld är. I mitten av 1600-talet införde den holländske läkaren Jan Babtist van Helmont ordet gas. Han kom fram till att det finns flera sorters gas, inte bara luft. Ett stort framsteg skedde 1727 då den engelske prästen Stephen Hales gav ut en bok där han bland annat beskrev hur olika gaser kunde samlas upp. Två forskare, Carl Wilhelm Scheele i Sverige och Joseph Priestley i England, upptäckte oberoende av varandra syre på 1770-talet. Det var fransmannen Antoine Lavoisier som 1776 insåg att ämnen reagerar med luftens syre vid förbränning. Det var också Lavoisier som insåg att ämnen som syre, guld, koppar och kol är grundämnen som bildar kemiska föreningar med varandra. Det skulle dock ta många år innan alla hade accepterat Lavoisiers idéer. Hans hustru, Marie-Anne Paulze, hjälpte honom med att föra anteckningar och hon ritade bilderna till hans berömda lärobok. Hon översatte också engelska texter.

På 1700-talet utvecklades den kemiska analysen. Det gjorde att många nya grundämnen upptäcktes. Flera av de nya grundämnena upptäcktes av svenskar. Det var också möjligt att bestämma sammansättningen hos kemiska ämnen. Fler och fler kemister blev övertygade om att kemiska föreningar, till exempel vatten, alltid har samma sammansättning. De sista motståndarna till denna idé övertygades ungefär år 1808. Den engelske vetenskapsmannen John Dalton föreslog att alla atomer av ett visst grundämne är identiska och har samma vikt. Den svenske kemisten Jacob Berzelius lyckades bestämma atomvikterna för de flesta då kända grundämnen. Det var också han som införde de kemiska tecken som vi fortfarande använder. O för syre, H för väte och så vidare. Han använde grundämnenas latinska namn som grund till förkortningarna.

Berzelius delade av praktiska skäl in kemin i organisk kemi och oorganisk kemi. Organisk kemi handlade om ämnen som framställts ur växt- och djurmaterial medan oorganisk kemi handlade om ämnen som framställts ur mineraler. Det dröjde till 1850-talet innan forskarna var ense om att organiska och oorganiska ämnen följer samma naturvetenskapliga lagar.

En av de viktigaste frågorna för kemisterna under första halvan av 1800-talet var hur grundämnen binder till varandra för att bilda kemiska föreningar. Det var en mycket svår uppgift som ledde till en mängd olika teorier och kemin var ganska kaotisk under en tid på 1840-talet. Det visar att utvecklingen inte alltid går framåt utan ibland till och med kan ta ett steg tillbaka. Först ungefär år 1860 var den moderna synen på molekyler accepterad.

År 1860 var ungefär 60 grundämnen kända. Det var tillräckligt många för att det skulle vara möjligt att se samband mellan deras egenskaper. Många forskare försökte hitta sådana samband. De upptäckte att de kemiska egenskaperna upprepades på ett periodiskt sätt om grundämnena ordnades efter ökande atommassa. Flera tidiga varianter av det periodiska systemet föreslogs. Det mest kända är det som utvecklades av den ryske kemisten Dimitrij Mendelejev, år 1869. Han var inte först och hans system var kanske inte heller det tydligaste. Det såg inte alls ut som vårt moderna periodiska system. Han blev i stället berömd för att han år 1871 förutsåg egenskaperna hos grundämnen som ännu inte upptäckts. Två av dessa upptäcktes 1875 och 1879 och flera av Mendelejevs förutsägelser visade sig stämma.

Kemi och fysik har alltid varit starkt sammankopplade med varandra. På 1800-talet lärde sig kemisterna att förklara många kemiska fenomen med hjälp av fysik och matematik. Ett stort steg var begreppet energi. På 1600-talet trodde många forskare, till exempel Isaac Newton, att värme är rörelse hos atomerna. Lavoisier trodde däremot att värme är ett kemiskt ämne och det blev den dominerande teorin till mitten av 1800-talet. Förståelse för värme och energi utvecklades bland annat av ingenjörer som studerade ångmaskiner och engelsmannen James Joule som drev ett bryggeri. Den moderna synen på energi fördes fram av två fysikprofessorer, Lord Kelvin i Skottland och Rudolf Clausius i Tyskland. Kemisterna kunde nu börja studera drivkrafterna bakom kemiska reaktioner.

I slutet av 1800-talet arbetade kemisterna med många andra problem. De organiska kemisterna studerade alltmer komplicerade kemiska föreningar och började förstå hur till exempel proteiner och kolhydrater är uppbyggda. Deras experiment skulle bland annat leda till syntetiska färgämnen och läkemedel. På 1800-talet var intresset för naturvetenskap stort hos allmänheten. Det hölls offentliga kemiföreläsningar och skrevs populärvetenskapliga böcker. En känd bok skrevs av en engelsk hemmafru, Jane Marcet.

I slutet av 1800-talet hade fysikerna teorier som kunde förklara nästan allt och det verkade inte längre finnas några stora upptäckter att göra. Under de sista åren av 1800-talet fick de tänka om. År 1895 upptäckte Wilhelm Röntgen röntgenstrålningen. Det blev en omedelbar sensation. Året därpå upptäckte Henri Becquerel att grundämnet uran sänder ut osynlig strålning, det vill säga radioaktivitet. Marie och Pierre Curie var bland de första som började utforska det nya fenomenet. De upptäckte ett grundämne som var mycket starkare radioaktivt än uran. De döpte det till radium.

Det första tecknet på att atomen inte är odelbar kom i slutet av 1800-talet då en rad forskare bidrog till upptäckten av elektronen. Den främste av dem var den engelske fysikern J.J. Thomson som år 1897 visade att alla elektroner var lika, trots att de kom från olika grundämnen. Han kunde också visa att elektronen är mycket lättare än atomen. Han upptäckte att en atom innehåller relativt få elektroner och att den största delen av atomens vikt måste bestå av någonting annat. Eftersom atomer är elektriskt neutrala och elektroner är negativt laddade måste atomen också innehålla en positiv laddning. Både Thomson och Lord Kelvin trodde att atomen består av en positiv massa som innehåller elektroner, ungefär som russinen i en kaka.

En av de som lärt oss mest om atomens byggnad är Ernest Rutherford. Han föddes i Nya Zeeland men arbetade först i Kanada och sedan i England. Hans medarbetare lät strålningen från radium, som bland annat innehåller alfapartiklar, träffa en guldfolie. De fann att vissa alfapartiklar studsade mot guldfolien men att de flesta passerade rakt igenom. År 1911 drog Rutherford slutsatsen att atomen består av en liten positivt laddad kärna som omges av elektroner som kretsar runt kärnan. Ett par år senare besökte en ung dansk fysiker, Niels Bohr, Rutherfords laboratorium. Bohr upptäckte att många egenskaper hos atomer kan förklaras genom att anta att elektronerna är fördelade i ett antal skal. Nu kunde kemisterna börja använda elektroner för att förklara hur molekyler är uppbyggda. Thomson menade att atomer kan överföra elektroner till varandra och bilda joner. De laddade jonerna attraherar varandra. Det var många andra forskare som bidrog till vår förståelse av kemiska bindningar. En av dem var amerikanen Gilbert Lewis som föreslog att atomer kan dela elektroner mellan varandra. Lewis kollega Irving Langmuir kallade sådana bindningar kovalenta.

En av de största förändringarna som skett inom kemin under 1900-talet är nya analysmetoder och elektroniska mätinstrument. Ett modernt laboratorium ser mycket annorlunda ut än vad ett laboratorium gjorde för hundra år sedan. Idag är datorer ofta lika självklara på ett laboratorium som kolvar och bägare. Många kemister använder datorer för att göra beräkningar istället för att göra experiment med kemikalier.

Det är lätt att tro att kemin har utvecklats av ett fåtal genier. I själva verket är det inte alls så. Nästan alla stor upptäckter är resultatet av att många människor arbetat med problemet under lång tid. I kortfattade sammanfattningar brukar det dock bara vara en person som får hela äran. De flesta tror till exempel att det var den engelske läkaren Alexander Flemming som upptäckte penicillin. I själva verket hade många forskare redan upptäckt att mögel kan döda bakterier. Flemming lyckades inte heller själv framställa penicillin. Det gjordes först många år senare av andra forskare.

Från medeltiden och fram till slutet av 1800-talet är det nästan bara män som gjort vetenskapliga upptäckter. Det beror på att det var först i slutet av 1800-talet som kvinnor i Europa fick möjlighet att utbilda sig och att arbeta med kemi. Marie Curie var den första kvinnliga kemist som blivit berömd. En av paret Curies döttrar, Iréne Joliot-Curie, bidrog också till vår kunskap om atomen. Den första kvinna i Sverige som fick en utbildning i kemi och arbetade som kemist hette Louise Hammarström. Hon arbetade med kemisk analys runt år 1900.

Det finns ytterligare en vanlig missuppfattning. När vi ser bilder av berömda forskare, till exempel Einstein, ser vi ofta bilder av äldre personer. I själva verket har de flesta av de stora upptäckterna gjorts av unga personer mellan 25 och 35 år. Einstein var till exempel 26 år när han presenterade den speciella relativitetsteorin.