Открытие Казанского университета состоялось в 1804 году, тогда же начали работу первые химические лаборатории. В 1830-х годах зародилась и стала развиваться Казанская химическая научная школа. В середине 19 века здесь работали такие выдающиеся учёные К. К. Клаус, Н. Н. Зинин, А. М. Бутлеров, Ф. М. Флавицкий, А. Е. Арбузов.
Труды К. К. Клауса и Н. Н. Зинина стали основой для Казанской химической школы. В 1842 году Н. Н. Зинин совершает великое открытие – восстанавливает нитробензол в анилин. Анилин – это бесцветная маслянистая жидкость с характерным запахом, немного плотнее воды и плохо в ней растворимая. Анилин является важным химическим продуктом, который нужен для производства строительных материалов, автомобильной резины, упаковки, лекарственных препаратов и красителей. В 1844 году профессор К. К. Клаус открыл элемент рутений, что в переводе с латыни значит «российский». Рутений применяется в ювелирном деле, электронике, солнечных батареях. С помощью этого металла очищают воду на орбитальных станциях.
Достижения своих учителей приумножил учёный А. М. Бутлеров. В 1861 году он создал и описал теорию химического строения органических соединений (таких, в которых есть углерод), положив начало современной органической химии. Развил это направление В. В. Марковников, который к тому же изучил химию нефти. Исследования Зайцева способствовали развитию и укреплению теории Бутлерова. Зайцев воспитал многих знаменитых химиков: Е. Е. Вагнера, А. Е. Арбузова, С. Н. Реформатского, А. Н. Реформатского, И. И. Канонникова и др.
С 1884 года Ф. М. Флавицкий упорно трудился в разных областях химии и создал новую систему химического анализа, которая актуальна и в наше время. Он изучал сложные природные вещества – терпены (составная часть смол деревьев хвойных пород).
А. Е. Арбузов создал отдельную химическую ветвь. Реакция, которую он открыл легла в основание всего современного производства целого класса фосфорорганических соединений. Его сын, Б. А. Арбузов, продолжил деятельность отца и в 1969 году был удостоен Большой серебряной медали Парижа.
Огромный вклад в развитие Казанской химической научной школы внёс А. Н. Пудовик – один из лучших учёных в области химии фосфорорганических соединений; член-корреспондент Российской Академии наук и почетный академик Академии наук Татарстана. Среди великих химиков той эпохи можно выделить также П. А. Кирпичникова и А. И. Коновалова. Профессор А. Н. Верещагин известен своими работами по изучению пространственного строения органических соединений и взаимодействий внутри молекул (соединений атомов).
В 1948 году была открыта кафедра химии полимеров, что ускорило развитие производства синтетических материалов. До 2003 года в состав факультета входило пять кафедр неорганической, аналитической, органической, физической химии и несколько проблемных лабораторий. А уже 21 апреля 2003 года в жизни всего Казанского университета состоялось важнейшее историческое событие – открытие Химического института им. А. М. Бутлерова. Уникальность института в том, что он является моделью «исследовательского университета». Директором института был выбран В. И. Галкин.
Химический институт им. А. М. Бутлерова является лучшим среди других 43 химических факультетов академических университетов. Ежегодно его студенты получают десятки наград, грантов и стипендий на Международных и Всероссийских конкурсах. Институт выпускает востребованных химиков-специалистов, которые служат развитию мировой науки.
При институте работает музей, посвящённый его истории.