从制陶技术的出现开始算起，中国化工业已历经千年。风雨兼程，中国化工业从古代先人一步萌芽，到近代在艰难中起跑，从新中国成立后在封锁中成长，再到改革开放后的快速发展。至今，中国化工业经过砥砺前行，绝大多数化工品产能都已居于世界第一。据分析，中国有望重构全球化工及石化产业链、供应链和价值链，国内化工龙头“全球化再布局”开启快进键。
古代化工产业的萌芽，得益于相应技术的发明。制陶、冶铜、冶铁和晒盐等占据了古代化工产业的大半江山。中国古代在铜、钢铁、金、银、锡、铅、锌、汞等金属的冶炼史上均居于世界的前列。中国古代的冶金技术，特别是秦汉以后的钢铁冶炼技术及其产品，不断向外输出，对亚洲各国产生很大影响。老普林尼所著《博物志》中认为最优良和最卓越的钢是中国的产品。中国生铁（铸铁）的发明，大约比欧洲早1000多年。
春秋战国时期出现的炼丹术和之后的冶金术可以视为我国最早的化冶工业。炼丹士清虚子撰写的《铅汞甲庚至宝集成》“伏火矾法”中记载有“硫二两，硝二两，马兜铃三钱半”之方，是我国最早的火药配方。
从周朝至战国，冶铜技术得到了巨大提升，冶铁技术也在战争的催化下愈发成熟。春秋中后期,我国先民们在熟练地掌握了块炼法炼铁后,又在世界上率先发明了以高温液体还原法冶炼生铁的技术。在炼铁技术的基础上，炼钢技术也逐步形成。自汉代始，铁不仅用来制造兵器还是流通钱币的重要组成部分。东汉时期，在宫廷中任尚方令的蔡伦，搜集了民间零散的造纸技术，并加以革新，监制生产了一批良纸，被称为“蔡侯纸”。公元三、四世纪，纸已成为我国唯一的书写材料，此后逐步流传到全世界。宋初用火药制成火药箭、火炮。北宋末年有了杀伤力较大的“霹雳炮”、“铁火炮”。元代出现了利用喷气原理的“火箭”、水雷之类的火药武器。
近代以来，西方的坚船利炮轰开国门，现代先进技术也随之涌入中国。1880年，依托自然水源和天然运输，上海出现了中国第一家现代化工厂“江苏药水厂”。
1964年，中国人口突破7亿。五年后增至8亿。快速增长的人口在敦促着农业生产的变革。化工行业在此时期的发展的重中之重无疑是肥料的改良和制造。据有关数据显示，在1949年，中国化肥产量仅为0.6万吨（且只有硫酸铵一个品种），同年美国化肥产量426万吨，日本为62万吨。在对氮肥极度苛求的大背景下，中国进行了氮肥生产的极速扩张之路。从第一个氮肥厂永利錏厂开始，在“一五”期间苏联的援建下，相继建成了年生产合成氨5万吨，硝酸铵9万吨的吉林、兰州、太原化肥厂。至1958年前后，全国相继建立了约四十个中型规模的化肥厂。之后随着小氮肥厂的异军突起，至1979年，全国共建成1533个小氮肥厂。大小氮肥厂几乎林立于全国各地，传统化工的格局基本上已是天翻地覆。
旧中国遗留下来的工业基础极其脆弱，生产落后，还构不成一个完整的体系。新中国成立后，如何积累资金，迅速建立起一个现代化的工业体系，成为党和政府迫切需要解决的重大问题。可是，新生的人民政权在经济上受西方资本主义国家的封锁，而苏联和东欧主义国家能给中国提供的援助又非常有限，只有农业原料能够勉强支持工业发展。因此，化肥工业成为一个突破口。
化肥又反作用于农业生产，大幅提高当时的GDP，从合成氨技术突破、到硝酸、硫酸、烧碱、漂白粉等等化工业逐步恢复生产，为后续的工业布局奠定基础。
1953年，国家开始有计划的经济建设，一五期间，布局吉林、太原、兰州三大化工基地。不断学习苏联的醋酸装置、聚氯乙烯装置等流程工艺的技术，直到自主研发建成四川化工厂，标志着我国具备了自力更生开发设计建设整套氮肥生产装置的能力。
在西方国家的封锁下，我国化工技术人员不断自我加压、学习成长，开始不断自行开发设计研制，建造了大量化工机械制造厂，极大的促进了化工设计的技术进步，有人说，我国化工设计的进步，都是出来的！
60年代后，中苏关系紧张，西方封锁不断。按照中央有关部门的统一部署，组织科研设计、制造、生产等单位进行“三结合”联合攻关，开发技术， 自行设计，化工系统成功地走出了一条自力更生发展化学工业的道路，成功地将一大批科研技术开发成果迅速转化为生产力，使我国化工和国防化工生产水平迈上了一个新台阶，冲破了某些国家对我国的技术封锁和垄断。
钢、煤、原油、发电等主要工业品产量实现大幅增长。大庆油田建成，使我国实现了原油和石油产品全部自给，结束靠洋油过日子的时代。
改革开放 40 年来，我国石油和化学工业取得了举世瞩目的发展成就，为农业、工业、建筑业以及服务业提供了大量原材料和产品。我国化工业从规模小、产业链短、产品种类少、产业结构单一、高端产品匮乏的状况开始跑步进入高速发展阶段。
改革开放后，多种所有制企业的活力迸发，化学工业发生巨变，产品种类剧增，产业结构持续优化，除少数化工新材料和高端精细化学品外，绝大部分化学工业品均能自主生产，我国已是世界上名副其实的化工大国，多个领域发展稳居世界首位。
1982年 中国海洋石油总公司成立。1983年2月，中国石油化工总公司成立。1988年9月17日，中国石油天然气总公司成立。“三桶油”全部建成。
现阶段，全球正在发生第四轮产业转移，我国承接国际产业转移的重点逐步从劳动密集型加工业 转向了资本与技术密集型加工业，同时中国向东盟及其他中低收入经济体转移中低端产业，并承接全球中高端产业。根据 Cefic Chemdata International 数据，中国化工品销售额占世界化工品销售额的比重保持上升趋势，在 2009 年一举超越欧盟成为世界第一。2018 年中国化工品销售额共计 11,980 亿欧元（约合 9,854 亿人民币），占世界化工品销售总额的 35.80%。近年来，我国承接着全球化工产业的转移发展，在各子行业都呈现了全面赶超的态势：行业领军者万华化学位列《全球化工企业 50 强名单》32 位；中国先正达排名全球农药行业第一；氟化工行业的东岳集团和巨化股份，分别是全球第二代和第三代制冷剂最大企业；醋酸乙烯行业的皖维高新、玻纤行业的中国巨石，产能均居全球第一位；氨纶行业的华峰氨纶和炭黑行业的黑猫股份，均居全球第二位；钛白粉行业的龙蟒佰利也提升至全球第四位；维生素行业的新和成、蛋氨酸行业的安迪苏、橡胶制品行业的玲珑轮胎、三力士和圣奥股份等也都跻身于全球在该领域最具竞争力的企业。
随着中国工业化进程的推进，全球工业持续向中国集中。中国经济高质量发展动力足已成全球经济增长“引擎”，未来我国石油和化学工业将有望由“大国”向“强国”跨越，后市在政策指导下，我国化工行业将持续淘汰落后产能、推动产业升级、提高产能集中度，未来化工行业整体将向创新、安全、环保、质效等方向进行高质量的联动性发展。