Kimya Mühendisliği Bölümü, İstanbul Teknik Üniversitesinin 1773 den gelen uzun geçmişi düşünüldüğünde yeni sayılabilecek bölümlerden birisidir. İstanbul Teknik Üniversitesi’nde Kimya Mühendisliği eğitimi, 4 yıllık lisans programı şeklinde 1958 yılında İTÜ Teknik Okulu Kimya Şubesinde başlamış ve ilk kimya mühendisi ünvanlı mezunlarını 1962 yılında vermiştir. Prof.Dr. Nami Serdaroğlu tarafından kurulan bu şube, 1973 yılında yapılan değişiklikle İTÜ Mühendislik-Mimarlık Fakültesi (İTÜ MMF) Kimya Bölümüne dönüşmüştür. 1963 yılında 333 sayılı yasa ile İTÜ’nün 6. Fakültesi olarak Kimya Fakültesi kurulmuştur. Kimya Fakültesi; Analitik Kimya, İnorganik Kimya, Organik Kimya, Fiziksel Kimya, Sınai Kimya ve Kimya Mühendisliği Esasları olmak üzere 6 kürsü şeklinde organize olmuştur. 1963-1969 yılları arasında Kimya Mühendisliğinde yüksek lisansa eşdeğer 5 yıllık program uygulanmıştır. 1969 yılında bu sistem değiştirilmiş, 4 yıllık lisans ve 2 yıllık yüksek lisanstan oluşan ikili sisteme geçilmiştir. Kimya Fakültesi 1973-1980 yılları arasında gece öğretimi de yapmıştır. 5 yıl süreli olan gece eğitiminde mezunlarına mühendis diploması verilmiştir.

1982 yılında, Kimya Fakültesi bünyesindeki Sınai Kimya ve Kimya Mühendisliği Esasları kürsüleri ve İTÜ MMF Kimya Mühendisliği Bölümü bir araya getirilerek yeni kurulan Kimya Metalurji Fakültesi içerisindeki Kimya Mühendisliği Bölümü oluşturulmuştur. Kimya Fakültesinin diğer 4 kürsüsü ise Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümünü oluşturmuştur. Kimya Mühendisliği Bölümü ilk kuruluş sırasında Temel İşlemler, Proses ve Reaktör Tasarımı ve Kimyasal Teknolojiler olmak üzere üç Anabilim Dalı olarak yapılanmıştır. 1990 yılında bu yapıya Termodinamik ve Enerji Teknolojisi Anabilim Dalı eklenmiştir. 2003 yılında, Kimya Mühendisliği Bölümündeki tüm Anabilim Dalları kaldırılarak Kimya Mühendisliği adı altında tek bir Anabilim Dalı haline getirilmiştir.