河北大学化学与环境科学学院有近70年的办学历史，其前身是1951年创办于天津的国立津沽大学师范学院化学系，1952年改建为天津师范学院生化系，林子明任系主任。1953年生化系分为生物系和化学系。1954年沈宏康教授任化学系系主任，生物系的有关化学课程均由化学系承担。1958年天津师范学院改为天津师范大学，化学系成立了401-407等7个科学研究组，所研制的产品经鉴定大都涉及前沿科学领域，曾受到中国科学院学部委员钱三强的肯定。同年化学系黄惠芝被评为全国三八红旗手和天津市的劳动模范，在北京受到毛泽东主席的亲切接见。

1960年天津师范大学改建为综合性大学并定名河北大学后，化学系也以崭新的面貌快速发展，并逐步由师范类的学科向综合大学的理科过渡，招生范围由全国改为以河北省招生为主，学制一律改成了5年制的化学本科。"文化大革命"开始后，化学系正常的教学科研工作秩序受到极大的干扰，一度陷于混乱和瘫痪状态。

1970年河北大学由天津迁到保定。化学系从1970至1976年连续招收6届工农兵学员，学制3年。1977年恢复高考后，恢复了化学本科，学制4年，设有无机化学、分析化学、高分子化学三个专业。1983年根据国家教委有关专业设置的意见，原三个专业改为化学专业。从1983年到1992年化学系专业一直为大化学专业(1983—1985年为无机、分析、高分子3个学科方向，1985年起增设了有机化学、物理化学两个学科方向)，同年又增设了实验技术专科(后易名为化工专科、化学专科、化学分析与质检专科)，直到1997年停止专科招生。

1982年化学系开始招收分析化学和物理化学学科硕士研究生，1984年开始招收无机化学学科硕士研究生，但均请外校代授学位。1985年分析化学成为河北省十五个首批重点专业之一，1986年获得分析化学学科硕士学位授予权。

1992年化学系增设了材料化学专业本科，1996年获得高分子化学与物理学科硕士学位授予权，1997年又增设了药物化学本科专业，1998年获得分析化学专业博士学位授予权和有机化学专业硕士学位授予权，1999年化学系增设了环境科学本科专业，2000年获得无机化学硕士学位授予权。

2000年11月学校进行院系调整，化学系与理化中心合并更名为化学与环境科学学院。学院步入了持续、快速发展的轨道。2001年增设高分子化学与物理省级重点学科。2002年增设高分子材料与工程专业和环境工程本科专业，建成河北省分析科学技术重点实验室。2003年获准设立化学博士后科研流动站（一级学科），获得应用化学、材料物理与化学、物理化学3个硕士学位授予权。2004年，药学系从化学与环境科学学院分离。2005年获得高分子化学与物理博士学位授予权和环境科学硕士学位授予权，化学学科成为河北省强势特色学科，并名列河北省榜首，化学实验中心被授予河北省首批高等学校实验教学示范中心。2007年获批建设“药物化学与分子诊断”省部共建教育部重点实验室、国家级化学实验教学示范中心，化学专业基础课教学团队被评为省级优秀教学团队。2008年成立河北大学环境影响评价中心。2009年增设应用化学省级重点学科，建成河北省化学生物学重点实验室。

2011年，学院“新型抗肿瘤活性分子的发现”创新团队入选教育部“创新团队发展计划”。2012年化学学科进入ESI全球前1%行列，也是河北大学唯一进入ESI全球前1%行列学科；同年省部共建教育部重点实验室获得“河北省‘巨人计划’创新创业团队”称号，河北大学化学实验中心通过教育部、财政部验收，正式挂牌成为国家级实验教学示范中心。2013年，省部共建教育部重点实验室正式通过验收，命名为药物化学与分子诊断教育部重点实验室（河北大学），纳入教育部管理序列；同年，化学学科获批河北省国家重点学科培育项目，并入选中西部“一省一校”十大核心项目建设学科，学院被确定为河北省首批高校综合改革试点学院。2014年学院“纳米生物医用材料的制备及应用团队”入选首届中国青少年科技创新奖励基金大学生“小平科技创新团队”。2016年学院化学学科列入河北省“世界一流学科”建设项目，“药物创制协同创新中心”成为省级协同创新中心。2017年获批河北省阻燃材料工程技术研究中心。2019年，材料学科进入ESI全球前1%行列，学院“河北大学抗肿瘤纳米药物研发创新团队”获批河北省“巨人计划”创新团队，1人获得河北省“巨人计划”第三批创新团队领军人才称号；化学学科作为部省合建“生命科学与绿色发展”学科群重要支撑学科进行重点建设。2019年，药物化学与分子诊断教育部重点实验室顺利通过教育部评估；化学专业成为国家级一流本科专业建设点。