L’impostazione della chimica moderna si ha nel XVII secolo. Il primo passo si deve a Jean Béguin con la pubblicazione del trattato Tyrocinium Chymicum, dove si ha la prima definizione di reazione chimica. Ma è con lo scienziato Robert Boyle che la chimica prende corpo, tanto che il 1661 è considerato l’anno spartiacque tra l’antica alchimia e la nascita chimica. In quell’anno, infatti, viene pubblicato il libro di Boyle Il chimico scettico, dove vengono definite le nozioni di elemento chimico e composto chimico.

A Boyle seguì il lavoro di Antoine Lavoisier (1743 – 1794), riconosciuto ovunque come il "padre della chimica".  A lui si deve la versione iniziale della legge della conservazione della massa, con cui confutò la precedente teoria “del flogisto”. Quest’ultima fu formulata, per la prima volta, dal chimico tedesco Johann Joachim Becher (1635-1682) e poi ripresa da Georg Ernst Stahl (1660-1734), che ne precisò la definizione. In sostanza si supponeva un misterioso principio di infiammabilità o principio solforoso. Si basava sull’osservazione dei materiali combustibili e metalli arroventati che nella combustione si ossidavano. Questo processo di “calcinazione” aveva prodotto “il misterioso flogisto”. Tutta la teoria fu smentita dal lavoro di Lavoisier. Questo, inoltre, individuò i primi elementi chimici, quali l’ossigeno e l’idrogeno. Proprio basandosi sull’analisi dell’aria, ne mise in rilievo la sua funzione nella combustione e nella respirazione polmonare. Da lui parte, anche, la nuova nomenclatura della chimica. Per tutto questo, è considerato come lo scienziato che mise fine alla pratica alchemica.

All’inizio dell’Ottocento (1807), Jöns Jacob Berzelius introdusse il concetto di "chimica organica" e "chimica inorganica", la prima prodotta dal regno animale (e, quindi anche dall’uomo), e la seconda dal regno minerale. Di seguito, Friedrich Wöhler, nel 1828, dimostrò che si potevano creare composti organici partendo dalla chimica inorganica, sintetizzando in laboratorio l'urea.
Due secoli dopo l’uscita del libro di Boyle, nel 1869, gli scienziati Dmitrij Mendeleev e Julius Lothar Meyer crearono la famosa tavola periodica, dove erano presenti gli elementi fino a quel momento conosciuti, tutti ordinati in base al loro peso atomico. Da allora la tavola periodica è andata arricchendosi con nuovi elementi, soprattutto artificiali, come il tecnezio, scoperto nel 1937 dall'italiano Emilio Segrè