Los vestigios más antiguos de una industria química se encontraron en la Edad Media y se basaban principalmente en el conocimiento y habilidad para producir velas, jabones, pinturas y medicamentos. En sus inicios, la fabricación de estos productos era un asunto casero que buscaba satisfacer las necesidades de uno o más hogares. La producción química adquirió importancia como industria a finales del siglo XVIII, pero se mantuvo pequeña debido a que muchos fabricantes no tenían la capacidad para una producción continua y a gran escala. La evolución de lo que conocemos como la industria química moderna comenzó más recientemente.
A lo largo de los siglos XIX y XX, los químicos desempeñaron un papel clave en la expansión de los límites del conocimiento en medicina e industria, y en la creación de productos como la aspirina, los polímeros sintéticos y los cauchos. El descubrimiento del primer colorante sintético, el malva, en la década de 1860 por W. H. Perkins resultó ser fundamental en la evolución de la industria química orgánica en el Reino Unido y Alemania. El amanecer del siglo XX trajo cambios fundamentales, principalmente como resultado del énfasis en la investigación de los aspectos aplicados de la química en Alemania y Estados Unidos. Los emprendedores aprovecharon al máximo el creciente conocimiento científico para revolucionar la industria química en su conjunto.
La industria química orgánica ha experimentado un crecimiento notable desde 1940 como resultado del desarrollo y crecimiento de los sectores de refinación de petróleo y petroquímica. El rápido crecimiento de la petroquímica en las décadas de 1960 y 1970 se debió en gran medida al enorme aumento en la demanda de polímeros sintéticos. La industria química de hoy en día es altamente intensiva en investigación y desarrollo (I+D), al tiempo que produce una alta tasa de innovación, lo que contribuye significativamente a la economía. Sin embargo, la industria química puede considerarse como una industria manufacturera madura, después de su rápido crecimiento en las décadas de 1960 y 1970, lo que ha frenado los retornos de las inversiones de alto riesgo en I+D.
Además, muchos de los procesos básicos para producir productos químicos intermedios clave han perdido su protección de patente a lo largo de los años, lo que ha permitido a otros países del mundo, que desean incursionar en esta área, adquirir sus propias plantas de fabricación. Como resultado, países productores de petróleo como Corea, México, Arabia Saudita y otros países de Oriente Medio han ingresado y han expandido rápidamente su producción de productos petroquímicos aromáticos intermedios, junto con los productos poliméricos finales como el polietileno, polipropileno, poliésteres y resinas epoxi. También hay un cambio creciente en la industria química mundial como consecuencia tanto del crecimiento rápido de la población como del desarrollo industrial de los países del sudeste asiático.