“有机化学”一词于1806年首次由贝采利乌斯提出。当时是作为“无机化学”的对立物而命名的。19世纪初，许多化学家相信，在生物体内由于存在所谓“生命力”，才能产生有机化合物，而在实验室里有机化合物是不能由无机化合物合成的。1824年，德国化学家F．维勒从氰经水解制得草酸；1826年他无意中用加热的方法又使氰酸铵转化为尿素。氰和氰酸铵都是无机化合物，而草酸和尿素都是有机化合物。维勒的实验结果给予“生命力”学说第一次冲击。此后，乙酸等有机化合物相继由碳、氢等元素合成，“生命力”学说逐渐被人们抛弃。

有机化学的历史大致可以划分为三个时期。

一是萌芽时期，由19世纪初到1858年提出价键概念之前。在这一时期，已经分离出许多有机化合物，制备了一些衍生物，并对它们作了定性描述。当时的主要问题是如何表现有机化合物分子中各原子间的关系和建立有机化学体系。法国化学家拉瓦锡发现，有机化合物燃烧后产生二氧化碳和水。他的研究工作为有机化合物定量分析奠定了基础。1830年，德国化学家李比希发展了碳氢分析法，1833年法国化学家杜马建立了氮的分析法。这些有机定量分析法的建立，使化学家能够求得一个化合物的实验式。

二是经典有机化学时期，由1858年价键学说的建立到1916年价键的电子理论的引入。1858年德国化学家凯库勒和英国化学家库珀等提出价键的概念，并第一次用短线“—”表示“键”。他们认为有机化合物分子是由其组成的原子通过键结合而成的。由于在所有的已知化合物中，一个氢原子只能与一个别的元素的原子结合，氢就选作价的单位。一种元素的价数就是能够与这种元素的一个原子结合的氢原子的个数。凯库勒还提出在一个分子中碳原子之间可以互相结合这一重要概念，且碳原子之间不仅以单键，还可以双键或三键互相结合。此外，凯库勒还提出了苯的结构。

1900年发现了第一个自由基：三苯甲基自由基。这是长寿命的自由基。1929年证实了不稳定自由基H3C·的存在。

在这个时期，有机化合物的结构测定以及反应和分类方面都取得了很大进展。但价键只是化学家从实践经验得出的一种概念，价键的本质尚未解决。

三是现代有机化学时期。1916年，路易斯等在物理学家发现电子并阐明原子结构的基础上，提出价键的电子理论。他们认为，各原子外层电子的相互作用是使各原子结合在一起的原因。相互作用的外层电子如从一个原子转移到另一个原子，则形成离子键；两个原子如果共用外层电子，则形成共价键。通过电子的转移或共用，使相互作用的原子的外层电子都获得稀有气体的电子构型。这样，价键的图像表示法中用来表示价键的短线“—”，实际上是两个原子共用的一对电子。价键的电子理论的运用，赋予经典的价键图像表示法以明确的物理意义。

1927年以后，海特勒和伦敦等用量子力学处理分子结构问题，建立了价键理论，为化学键提出了一个数学模型。后来慕利肯用分子轨道理论处理分子结构，其结果与价键的电子理论所得的大体一致，由于计算简便，解决了许多当时不能回答的问题。对于复杂的有机化合物分子，要得到波函数的精确解是很困难的。休克尔创立了一种近似解法，为有机化学家广泛采用。60年代，在大量有机合成反应经验的基础上，伍德沃德和霍夫曼领会到化学反应与分子轨道的联系，他们研究了电环化反应、σ键迁移重排和环加成反应等（过去统称为协同反应）一系列反应，提出了分子轨道对称守恒原理。福井谦一提出了前线轨道理论。

这个时期的成就还有取代基效应、线性自由能关系和构象分析等。