Зачатки химии возникли при появлении Homo Sapiens. Поскольку человек всегда имел дело с химическими веществами, то его первые эксперименты с огнём, дублением шкур, приготовлением пищи можно расценивать как основы практической химии. Практические знания накапливались, и к началу развития цивилизации люди умели готовить краски, эмали, яды и лекарства. Человек использовал как биологические—брожение, гниение, так и процессы и использованием огня—горение, спекание, сплавление. Использовались окислительно-восстановительные реакции — например, восстановление металлов из их соединений.

Металлургия, гончарство, стеклоделие, крашение, парфюмерия, косметика, достигли значительного развития ещё до начала нашей эры. Хотя химические знания тщательно скрывались жрецами от непосвящённых, они всё равно медленно попадали на другие территории. В Европу химическая наука попала от арабов после завоевания ими Испании в 711 году. Они называли эту науку «алхимией».

Известно, что в Египте уже в 3000 году до н. э. умели получать медь, серебро и свинец. Постепенно в Египте и Месопотамии было развито производство бронзы, а в северных странах — железа. Проводились теоретические изыскания— в Китае с XXII века до н. э. существовала теория об основных элементах (Вода, Огонь, Дерево, Золото, Земля). В Месопотамии появилась идея о противоположностях, из которых построен мир: огонь—вода, тепло—холод, сухость—влажность и т. д.

В V веке до н. э. в Греции была развита теория об атомистическом строении вещества. Считалось, что все вещества состоят из определённых соединений (молекул), которые в свою очередь состоят из неделимых элементов (атомов).

В V веке до н. э. Аристотель предложил считать основными элементами (стихиями) Воду, Огонь, Воздух и Землю. Платон развил его учение: каждому из них соответствовал свой цвет и своя фигура атома, определяющая его свойства: огню — красный цвет и тетраэдр, воде — синий и икосаэдр, земле — зелёный и гексаэдр, воздуху — жёлтый и октаэдр. Из комбинаций этих элементов был построен весь материальный мир.