Кафедру хімії було створено в 1865 р., з моменту відкриття в м. Одесі університету. Першим хіміком-органіком університету був професор Соколов М.М., один із засновників першого російського хімічного журналу. У різні роки на кафедрі хімії працювали проф. Марковников В.В. найближчий учень Бутлерова А.М., проф. Мелікашвілі П.Г., Петріашвілі В.М., Петренко-Критченко П.І. та ін. Академік Зелінський М.Д., випускник Одеського університету, захистив тут магістерську і докторську дисертації і працював на кафедрі. У загальному ході наукових досліджень стереохімічний напрямок був головним. Проводилося дослідження геометричної, оптичної ізомерії і просторових факторів в перебігу хімічних реакцій. Ці роботи інтенсивно розвивалися й у наступні роки. З 1959 по 1982 р. кафедру органічної хімії очолював академік АН України Богатський А.В., відомий фахівець в галузі стереохімії, тонкого органічного синтезу, хімії фізіологічно активних речовин. У цей період на кафедрі працювали академік НАН України Андронаті С.А., академік НАН України Камалов Г.Л., чл.-кор. НАН України Лук'яненко Н.Г., проф. Грень А.І. та ін. З 1983 р. до 2015 р. кафедру очолював проф. Волошановський І.С., в 2015-2016 рр. – проф. Анікін В.Ф., з 2017-2023 р. – проф. Ішков Ю.В., з 2023 р. - проф. Шевченко О.В.

З 2019 року у зв’язку з реорганізацією хімічного факультету в факультет хімії та фармації і відкриттям спеціальності 226 «Фармація, промислова фармація» кафедру перейменовано на кафедру органічної та фармацевтичної хімії.