Химияның ғылымға айналуына алғаш қадам жасап, алхимия қағидаларына қарсы шыққан ағылшын ғалымы Роберт Бойль болды. Химияның нағыз ғылым ретінде дамуы 19 ғасырдан басталды. Негізін салушы ағылшын ғалымы Д.Дальтон болды. Осы кезеңдерде химияның іргетасы болып саналатын атом-молекулалық ілім (С.Канниццарро, А.Авогадро) қалыптасып, атомдық салмақ ұғымының (Дальтон), құрам тұрақтылық, еселік қатынастар, көлемдік қатынастар, Авогадро, эквиваленттер, электролиз (Майкл Фарадей), тағы басқа заңдар мен заңдылықтар ашылды. Орыс ғалымы Дмитрий Иванович Менделеев жасаған элементтердің периодтық жүйесі химия ғылымының жүйесін анықтап, ондағы салалардың өзара байланысын ашты. Осы кездегі химия ғылымы периодтық заң негізінде дамып келеді. 19 ғасырдың 70-жылдарынан басталған химияның даму кезеңі «органикалық химия дәуірі» деп аталады.
Химия да басқа ғылымдар тәрізді адамзат қоғамының материалдық мұқтажынан туған. 18 ғасырдың ортасына дейін химия ғылым деп есептелмеген, ол кәсіптік, шеберлік ретінде ғана танылған. Көп ғалымдар химия әдістерін металлургияда, шыны, бояу өндіруде, дәрі жасауда қолданған. Орта ғасырлардағы химияның даму кезені алхимия дәуірі деп аталады. Алхимиктер жай металдың қасиетін өзгертіп, оны алтынға айналдыруға болады, ол үшін «философия тасын» табу керек, өйткені ол кез келген металды алтынға айналдырады деген.Алхимиктер еңбектері нәтижесінде көптеген маңызды заттар (қышқылдар, тұздар, сілтілер, элементтер т.б.) алу әдістері табылды.
Ағылшын ғалымы Роберт Бойль (1661) алхимия қағидаларына қарсы шығып, химияны ғылыми жолға қоюға тырысты, химиялық элементке алғаш дұрыс анықтама берді. Ол затты ұсақтап бөле берсе құраушы элементтерге жететінін айтты, эксперимент арқылы анализ бен синтездің мәнін дәл анықтады, бірақ сол кезде кең тараған флогистон теориясының (1700) негізі қате болды. Бұл теория бойынша заттың жануы денеде алғаштан болатын жанғыш зат флогистонға байланысты. 1756 жылы М.Б. Ломоносов, кейін А. Лавуазье реакцияға қатысқан заттардың масса сақталу заңын ашып, химияны сапалық ғылымнан сандық (өлшемдік) ғылымға айналдырды. 19 ғасырда ғана атом-молекула ілімінің (С. Канниццарро, Амедео Авогадро) негізі қаланды, атомдық салмақтың (Дж. Дальтон), құрам тұрақтылық заңы мен еселі қатынас заңы ашылуының үлкен маңызы болды. 19 ғасырдың бас кезінде электр тогы көмегімен күрделі заттарды ыдырату арқылы сілтілік және сілтілік-жер металдар алынды. Элементтер туралы ұғым, атом-молекула теорияның қалыптасуы өсімдік пен жануарларға тән заттарды зерттеуді қажет етті, сөйтіп органикалық химия қалыптаса бастады. Органикалық заттар жайлы мәліметтердің жиналуы олардың химия табиғатын тануға көмектесетін теориялардың (унитарлы теория, типтер теориясы, радикалдар теориясы) шығуына себеп (1857) болды. 1857 жылы Ф.А. Кекуленің көміртек атомының 4 валентті екендігін табуы, соған байланысты көміртекті тізбектердің түзілу мүмкіндігінің анықталуы органикалық заттардың классификациясына жеткізді.
