У червні 1965 р. було проголошено відкриття Донецького державного університету. Одночасно у його складі з’явилися два нових факультети: хімічний та біологічний.

Факультет створювався паралельно з Донецьким науковим центром АН УРСР. У його витоків стояли академіки Литвиненко Л.М. (перший ректор університету), Кучер Р.В., чл.-кор. Баранов С.М., чл.-кор. РАН Мохосоєв М.В. д.х.н., проф., академік АН ВШ, заслужений професор ДонНУ Шевчук І.О. Ними були створені кафедри факультету: кафедра неорганічної хімії (Мохосоєв М.В.), кафедра органічної хімії (Литвиненко Л.М.), кафедра аналітичної хімії (Шевчук І.О.), кафедра вуглехімії та вуглехімічного синтезу (Баранов С.М.), кафедра фізичної хімії (Кучер Р.В.). Вони ж заклали наукові школи: органічного каталізу та механізмів органічних реакцій; радикально-ланцюгових процесів; вуглехімії та вуглехімічного синтезу; неорганічного матеріалознавства; хімії високочистих речовин та ізоморфних заміщень; хімічного аналізу.

За ініціативою академіка Л.М. Литвиненка та за активної участі д.б.н., професора Ленінградського університету Є.Ф. Іваненка на факультеті в якості експерименту була відкрита спеціальність «Біохімія». Кафедра біохімії як самостійний структурний підрозділ хімічного факультету була виділена зі складу кафедри органічної хімії в 1976 році. Унікальність цього експерименту полягала в тому, що традиційно підготовка біохіміків проводилась (і сьогодні переважно проводиться) на біологічних факультетах університетів. Першим завідувачем кафедри біохімії був професор В.А. Дадалі.

У різний час деканами факультету обирались: професор М.В. Мохосоєв (перший декан), доценти В.Д. Єнальєв, Г.Г. Кощєєв, В.П. Марштупа, професор А.М. Ніколаєвський. У 2002 р. деканом факультету обрано завідувача кафедри біохімії, доктора хімічних наук, професора Шендрика Олександра Миколайовича — випускника хімічного факультету.

У 1969 році на факультеті було відкрито спеціалізовану раду із захисту кандидатських дисертацій. З 1996 р. вона приймає захист як кандидатських, так і докторських дисертацій і працює в Інституті фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України. Почалася підготовка власних кадрів вищої кваліфікації, становлення, ріст та ствердження наукових шкіл.