ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี ได้เริ่มรับนักศึกษาและเปิดการเรียนการสอน ตั้งแต่ปีการศึกษา 2536 ในหลักสูตรวิทยาศาสตรบัณฑิต (หลักสูตร 4 ปี) และหลักสูตรต่อเนื่อง (หลักสูตร 2 ปี) ในวิชาเอกเคมีวิเคราะห์ และเทคโนโลยีอุตสาหกรรมเคมี ซึ่งเดิมหลักสูตรดังกล่าวอยู่ในสังกัดภาควิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรมเคมี คณะวิศวกรรมและเทคโนโลยีการเกษตร ภายใต้นามสถาบันเทคโนโลยีราชมงคลเดิม
เมื่อ “คณะวิทยาศาสตร์” ได้ก่อตั้งขึ้นในปี พ.ศ. 2538 ภาควิชาจึงได้โอนย้ายนักศึกษาวิชาเอกเคมีวิเคราะห์ จากภาควิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรมเคมี คณะวิศวกรรมและเทคโนโลยีการเกษตร มาสังกัดยังภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ ตามนโยบายของสถาบันเทคโนโลยีราชมงคล และนโยบายของรัฐบาลที่ต้องการผลิตบุคลากรด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีให้เพียงพอ ตามความจำเป็นเร่งด่วนของประเทศ โดยหลักสูตรระดับในปริญญาตรี ได้เปลี่ยนชื่อวิชาเอกจากหลักสูตรวิทยาศาสตรบัณฑิต วิชาเอกเคมีวิเคราะห์ เป็นหลักสูตรวิทยาศาสตรบัณฑิต วิชาเอกเคมี ในปีการศึกษา 2541 และเปลี่ยนเป็นหลักสูตรวิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาเคมีประยุกต์ ในปีการศึกษา 2564
ในปัจจุบันภาควิชาฯ มีการจัดการเรียนการสอนทั้ง 3 ระดับ คือ ระดับปริญญาตรี ปริญญาโท และปริญญาเอก โดยยังคงมุ้งเน้นบุคลากรที่มีทักษะด้านการปฏิบัติ มีความสามารถทำงานวิจัย สามารถนำไปปฏิบัติงานจริงในการประกอบอาชีพได้เป็นอย่างดี สอดคล้องกับความต้องการของตลาดแรงงานทั้งภาครัฐและเอกชน โดยมีความมุ่งมั่นพัฒนางานพัฒนาสังคม มีความใฝ่รู้สามารถพัฒนาความรู้ใหม่และนวัตกรรมโดยกระบวนการทางวิทยาศาสตร์
