Michael Faraday (1791–1867) ebbe un'educazione modesta. Aveva 14 anni quando iniziò il suo apprendistato di legatoria. Il giovane Faraday lesse una moltitudine di opere che ricevette per rilegare e così si formò nelle scienze oltre che nella letteratura e nell'arte. Un cliente del laboratorio di legatoria ha notato l'apprendista curioso e lo ha menzionato a suo padre, che poi ha portato Faraday con sé a diverse lezioni tenute dal pioniere dell'elettrochimica Humphry Davy. Poco dopo, Faraday iniziò a lavorare per Davy.

In qualità di suo assistente, Faraday viaggiò con Davy in tutta Europa, conducendo esperimenti insieme e incontrando numerosi scienziati influenti. Tornato in Inghilterra, Faraday continuò la formazione come chimico e nel 1833 divenne professore di chimica. Durante questo periodo, ha studiato le leggi di base dell'elettrolisi. Questi costituirono la base dell'elettrochimica e, nella seconda metà del secolo, consentirono lo sviluppo di un'industria elettrochimica che produceva prodotti come cloro, idrogeno, alluminio, magnesio, sodio e potassio nei suoi impianti situati nelle centrali idroelettriche.

La chimica organica, che ora andava ben oltre la sintesi dell'urea artificiale, era diventata un'industria significativa e in rapida crescita. Le aziende di tintura di catrame BASF, Bayer e Hoechst, tutte fondate negli anni '60 dell'Ottocento, crebbero così rapidamente che davano lavoro a migliaia di persone anche prima dell'inizio del secolo. Dalla fine del 19° secolo, l'industria dei coloranti di catrame sviluppò anche medicinali organici sintetici. Bayer, ad esempio, nel 1898 brevettò la sintesi dell'acido acetilsalicilico senza sottoprodotti e dall'inizio del XX secolo commercializzò il prodotto con il nome di «Aspirina».

Nella ricerca di base, i chimici iniziarono a dedicarsi a molecole organiche sempre più complesse. Emil Fischer (1852-1919) studiò molecole biologicamente significative come zuccheri e amminoacidi. Nel 1890 usò la glicerina come base per sintetizzare tre zuccheri: glucosio, fruttosio e mannosio. In seguito ha studiato le proteine. Durante questo periodo scoprì nuovi amminoacidi e fece luce sul tipo di legame che li collega tra loro: un legame ammidico al quale diede il nome di «legame peptidico» [1].

Da allora l'uso di fertilizzanti era una pratica comune in tutta l'agricoltura da quando Liebig dimostrò che avrebbe migliorato la resa. L'azoto necessario alle piante per la crescita è stato aggiunto ai fertilizzanti in gran parte sotto forma di guano. Questo è costituito dagli escrementi di uccelli marini alterati che formano strati spessi un metro per molti anni, in particolare sulle spiagge del Sud America, dove ci sono bassi livelli di precipitazioni. Per soddisfare la forte domanda di cibo - e quindi di fertilizzanti - interi carichi di guano venivano importati in Europa.

Tuttavia, l'importazione di guano non poteva tenere il passo con la rapida crescita della popolazione a tempo indeterminato, quindi alla fine del 19° secolo i ricercatori iniziarono a cercare un modo per fissare l'azoto nell'aria. Il chimico tedesco Fritz Haber (1868-1934) alla fine trovò una soluzione nel 1909 e, con la sua sintesi di ammoniaca, prevenne la carestia profetizzata nel mondo occidentale. Sfortunatamente, questo sviluppo permise anche la produzione tedesca di agenti bellici durante la prima guerra mondiale, poiché l'ammoniaca poteva essere utilizzata per creare nitrato di ammonio, che veniva poi utilizzato nelle munizioni.

Nel processo Haber-Bosch, l'ammoniaca viene prodotta come risultato di una reazione tra idrogeno e azoto. Fritz Haber ha ottenuto la sintesi ad alta temperatura e alto livello di pressione e con l'aiuto di un catalizzatore. Carl Bosch (1874-1940) sviluppò l'implementazione industriale del processo. A tale scopo, ha sviluppato attrezzature specifiche realizzate con materiali all'avanguardia in grado di resistere sia a pressioni elevate che a temperature elevate.

Nel 1914 scoppiò la prima guerra mondiale. Le nazioni coinvolte, così come gli stati neutrali, hanno dovuto affrontare blocchi nelle loro rotte commerciali e hanno dovuto diventare ampiamente autosufficienti. Grazie alla strutturazione e agli aiuti governativi, ha portato a un boom della ricerca industriale in tutto il mondo. Numerosi scienziati rispettabili sono stati attivamente coinvolti nella guerra o l'hanno sostenuta, tra cui Fritz Haber, Walther Nernst ed Emil Fischer. Oltre al processo Haber-Bosch, la pressione per creare innovazioni che prevaleva prima e durante la guerra portò anche alla prima gomma sintetica così come al gas mostarda e il gas tossico fosgene. Il gas cloro, che viene prodotto durante la sintesi dell'ammoniaca, è stato utilizzato anche come agente bellico durante la prima guerra mondiale.