Michael Faraday (1791-1867) teve uma educação modesta. Ele tinha 14 anos quando começou seu aprendizado de encadernação. O jovem Faraday leu uma infinidade de obras que recebeu para encadernação e assim educou-se nas ciências, bem como na literatura e na arte. Um cliente da oficina de encadernação notou o curioso aprendiz e mencionou-o ao pai, que então levou Faraday consigo para diversas palestras ministradas pelo pioneiro da eletroquímica Humphry David. Pouco depois, Faraday começou a trabalhar para Davy.

Como seu assistente, Faraday viajou com Davy por toda a Europa, enquanto realizavam experimentos juntos e encontravam vários cientistas influentes. De volta à Inglaterra, Faraday continuou a treinar como químico e em 1833 tornou-se professor de química. Durante esse tempo, ele investigou as leis básicas da eletrólise. Estes formaram a base da eletroquímica e, na segunda metade do século, possibilitaram o desenvolvimento de uma indústria eletroquímica que fabricava produtos como cloro, hidrogênio, alumínio, magnésio, sódio e potássio em suas usinas localizadas em usinas hidrelétricas.

A química orgânica, que agora ia muito além da síntese da ureia artificial, tornou-se uma indústria significativa e em rápido crescimento. As empresas de corantes de alcatrão BASF, Bayer e Hoechst, todas fundadas na década de 1860, cresceram tão rapidamente que já empregavam milhares de pessoas mesmo antes da viragem do século. A partir do final do século XIX, a indústria de corantes de alcatrão também desenvolveu medicamentos orgânicos sintéticos. A Bayer, por exemplo, patenteou a síntese livre de subprodutos do ácido acetilsalicílico em 1898 e comercializou o produto sob o nome «Aspirina» a partir do início do século XX.

Na pesquisa básica, os químicos começaram a se dedicar a moléculas orgânicas cada vez mais complexas. Emil Fischer (1852–1919) investigou moléculas biologicamente significativas, como açúcares e aminoácidos. Em 1890, ele usou a glicerina como base para sintetizar três açúcares: glicose, frutose e manose. Mais tarde, ele pesquisou proteínas. Durante este período, descobriu novos aminoácidos e esclareceu o tipo de ligação que os liga entre si: uma ligação amida à qual deu o nome de «ligação peptídica» [1].

O uso de fertilizantes era uma prática comum em toda a agricultura desde Liebig provou que melhoraria o rendimento. O nitrogênio necessário às plantas para o crescimento foi adicionado aos fertilizantes, em grande parte na forma de guano. Consiste nos excrementos de aves marinhas que formam camadas com metros de espessura ao longo de muitos anos, principalmente nas praias da América do Sul, onde há baixos níveis de precipitação. Para satisfazer a elevada procura de alimentos – e, portanto, de fertilizantes – eram importados para a Europa carregamentos inteiros de guano.

No entanto, a importação de guano não conseguiu acompanhar o rápido crescimento da população indefinidamente, por isso, no final do século XIX, os investigadores começaram a procurar uma forma de fixar o nitrogénio do ar. O químico alemão Fritz Haber (1868–1934) finalmente encontrou uma solução em 1909 e, com a sua síntese de amoníaco, evitou a fome profetizada no mundo ocidental. Infelizmente, este desenvolvimento também permitiu a produção alemã de agentes de guerra durante a Primeira Guerra Mundial, uma vez que o amoníaco poderia ser utilizado para criar nitrato de amónio, que foi então utilizado em munições.

No processo Haber-Bosch, a amônia é produzida como resultado de uma reação entre hidrogênio e nitrogênio. Fritz Haber alcançou a síntese em alta temperatura e alto nível de pressão, e com a ajuda de um catalisador. Carlos Bosch (1874–1940) desenvolveu a implementação industrial do processo. Para isso, desenvolveu equipamentos específicos feitos com materiais de última geração, capazes de suportar altos níveis de pressão e temperatura.

Em 1914, estourou a Primeira Guerra Mundial. As nações envolvidas, bem como os estados neutros, enfrentaram bloqueios nas suas rotas comerciais e tiveram de se tornar em grande parte auto-suficientes. Graças à estruturação e à ajuda governamental, isto levou a um boom na investigação industrial em todo o mundo. Numerosos cientistas de renome estiveram ativamente envolvidos na guerra ou a apoiaram, incluindo Fritz Haber, Walther Nernst e Emil Fischer. Além do processo Haber-Bosch, a pressão para criar inovações que prevaleceu antes e durante a guerra também resultou na primeira borracha sintética assim como gás mostarda e o gás tóxico fosgênio. Gás cloro, que é produzido durante a síntese de amônia, também foi usado como agente de guerra durante a Primeira Guerra Mundial.