Die Geschichte der Chemie an der Universität Basel begann mit dem Erscheinen von Paracelsus (1493-1541) in Basel im Jahre 1527. Er war Arzt und gilt als berühmtester Vertreter der Alchemie. Er fasste die Alchemie, die eine der vier Grundsäulen der Medizin war, als Wissenschaft der biologischen Vorgänge und der Herstellung von Heilmitteln auf chemischem Wege auf.

Paracelsus kann als Vater der Chemotherapie bezeichnet werden. Chemie und Physik waren im 16. und 17.Jahrhundert die Domäne der Mediziner. Den ersten Chemie-Kurs führte Theodor Zwinger (III) im Jahre 1685 durch. Drei Jahre später veröffentlichte Samuel Werenfels (1657-1740) die Abhandlung Meditatio de atomis, in der er mit Hilfe von mathematisch-philosophischen Überlegungen die Existenz von Atomen zu beweisen versuchte. Seine Anschauungen ebneten der späteren Atom-Theorie von Dalton den Weg.

Erwähnenswert sind auch Benedikt Staehelin (1695-1750), der in seiner Arbeit nicht nur über analytische Methoden, sondern auch über Experimental-Chemie schreibt, sowie Melchior Huber (1770-1814), der privatim in Chemie Vorlesungen hielt.
1818 wurde ein selbständiger Lehrstuhl für Physik und Chemie geschaffen und 1820 Peter Merian (1795-1883) anvertraut. Er richtete im Falkensteinerhof am Münsterplatz ein chemisches Laboratorium ein, das 23 Jahre lang seinen Zweck erfüllte.
1835 löste Christian Friedrich Schönbein (1799-1868) Peter Merian als Inhaber des Lehrstuhls für Physik und Chemie ab. Dieser wurde 1852 geteilt. Schönbein behielt die Chemie. In der Folge machte er epochemachende Entdeckungen, nämlich des Ozons (1839) und der Schiessbaumwolle (1846).

Nachfolger von Schönbein wurde Jules Piccard (1840-1933), Dozent am Polytechnikum in Zürich. Seine wissenschaftlichen Untersuchungen betrafen Cantharidin, den gelben Farbstoff Chrysin im ätherischen Öl von Pappelknospen, und die Nahrungsmittelchemie. 1874 wurde das chemische Laboratorium in den Ostflügel des Bernoullianums verlegt und ein Unterrichtslaboratorium für 25 Praktikanten eingerichtet. Neben Piccard wirkte Christoph Friedrich Goppelsroeder (1837-1919), ein Schüler Schönbeins, als Extraordinarius und öffentlicher Chemiker. Er wurde durch die Entwicklung der Kapillar-Analyse bekannt.

Inzwischen wurde für das neue Fach der physikalischen Chemie eine Professur geschaffen und mit Georg W. A. Kahlbaum (1853-1905) besetzt. Unter Piccard habilitierte sich der Farbstoff-Chemiker Rudolf Nietzki (1847-1917). Nach dem Rücktritt von Piccard wurden Friedrich Fichter (1869-1952) mit der Leitung der anorganischen Abteilung und Hans Rupe (1866-1951) mit der organischen betraut. 1910 wurde ein Neubau der chemischen Anstalt an der Spitalstrasse bezogen. Sie beherbergt nach einer Renovation und Erweiterung heute noch das Institut für Anorganische Chemie. Bis 1925 war dort auch das Physikalisch-Chemische Institut untergebracht. Es wurde in das neue Physik-Gebäude an der Klingelbergstrasse verlegt, wo es seither verblieben ist. Das Hauptarbeitsgebiet von Fichter war die Elektrochemie.

Während des Ersten Weltkriegs veranlasste er die Gründung der Helvetica Chimica Acta. Rupe führte Untersuchungen über Terpene und Campher durch und interessierte sich für Fragen der optischen Aktivität. Zum Nachfolger von Rupe wurde 1932 Paul Ruggli (1884-1945) gewählt. Er befasste sich mit der Synthese neuer Farbstoffe und heterocyclischer Verbindungen. Das Verdünnungsprinzip zur Schliessung grosser Ringe ist mit seinem Namen verbunden. Auf Georg W. A. Kahlbaum folgte August Leonhard Bernoulli (1879-1939). Seine Forschungen betrafen optische, reaktionskinetische und thermochemische Fragestellungen.

Nach seinem Tode übernahm Werner Kuhn (1899-1963) den Lehrstuhl für Physikalische Chemie. Sein Interesse galt der optischen Aktivität (absolute Konfiguration), der Gestalt von Fadenmolekülen und dem Funktionieren der Muskelkontraktion. Auf ihn folgte 1968 Edgar Heilbronner (1921-2006), der auf dem Gebiet der theoretischen organischen Chemie (Elektronenstruktur organischer Verbindungen) und der Photoelektronenspektroskopie arbeitete und 1988 emeritiert wurde. 1991 wurde John P. Maier als dessen Nachfolger zum Ordinarius berufen. Sein Forschungsgebiet war die Spektroskopie und Dynamik von Radikalen und Ionen, er wurde 2017 emeritiert.

Nach dem Tode von Paul Ruggli im Jahre 1945 wurde der Lehrstuhl in zwei Ordinariate aufgeteilt. Mit dem einen wurde Tadeus Reichstein (geb. 1897) betraut, der seit 1938 die Professur für Pharmazeutische Chemie versehen hatte. Das andere für Farbenchemie geschaffene Ordinariat übernahm Robert Wizinger (1896-1973). Gleichzeitig wurde mit Hilfe der chemischen Industrie ein neues Institut für Farbstoff-Chemie an der St.Johanns-Vorstadt geschaffen. Wizinger interessierte sich für Probleme von Farbe und Konstitution. Sein Nachfolger wurde 1966 Heinz Balli (geb. 1929). Auf die Initiative von Reichstein geht die Errichtung des neuen Instituts für Organische Chemie am St. Johanns-Ring 19 zurück, das 1952 eingeweiht und 1968 erweitert wurde.
Nachfolger von Fichter auf dem Lehrstuhl für Anorganische Chemie wurde 1947 Hans Erlenmeyer (1900-1967). Er bearbeitete Grenzgebiete der anorganischen und organischen Chemie sowie Metall-Komplexe mit organischen Liganden. Auf ihn folgte 1968 Silvio Fallab (1925-1993). Sein Interesse galt ebenfalls der Metallkomplex-Bildung sowie dem zentralen Problem von Struktur und Reaktivität.
In der Organischen Chemie wurden 1954 Cyril A. Grob (1917-2003) und 1966 Christoph Tamm (1923-2017) zu ordentlichen Professoren ernannt. Grob trat 1987 zurück. Sein Nachfolger wurde 1989 Bernd Giese (geb. 1940).

Mit der Eröffnung des Biozentrums im Jahre 1971 erweiterte die Universität das Spektrum der chemischen Fächer (Biochemie, biophysikalische Chemie) und der Molekular- und Zellbiologie in signifikanter Weise. Departement Chemie und Biozentrum arbeiten nicht nur in der Lehre, sondern auch im Rahmen gemeinsamer Forschungsprojekte zusammen. Traditionsgemäss bestehen auch fruchtbare Kontakte zwischen Dozenten des Departements Chemie und der Basler Chemischen Industrie.