Токсикологическая химия имеет интересную и разнообразную историю. Она зародилась и развивалась, заимствуя черты и содержание многих дисциплин, в первую очередь судебно-медицинской токсикологии. При проведении химических и судебно-медицинских исследований был накоплен богатый фактический материал, послуживший основой для формирования токсикологической химии как науки.
Первые сведения об использовании ядов животных и растений для лечения раненых при военных действиях или во время охоты можно обнаружить в древних рукописях. Древнеегипетский папирус (ок. 1500 г. до н.э.) содержит информацию о применении опиума, соединений свинца, меди и сурьмы. Гиппократ (460-370 гг. до н.э.) одним из первых разработал способы лечения отравлений. Описание ядовитых растений содержится в трудах ученика Аристотеля, Теофраста (372-287 гг. до н.э.).
Врач Диоскорид, служивший при дворе римского императора Нерона (37-68 гг. н.э.), в трактате «О лекарственных веществах» («De materia medica») впервые классифицировал яды, разделив их на животные, растительные и минеральные. Маймонид (1135-1204) подготовил трактат о лечении отравлений, вызванных укусами насекомых, змей и бешеных собак («Яды и их противоядия», 1198). Он впервые описал причину снижения активности ядовитого вещества, уменьшение его всасывания в кишечнике после приема пищи (молока, масла).
В Средние века Парацельс (Теофраст фон Гогенгейм, 1493-1541) - основоположник ятрохимии (медицинской химии) - разработал свою классификацию болезней и факторов, влияющих на здоровье человека (в современном понимании - отравляющих веществ и возбудителей инфекций). Ему принадлежит высказывание: «Все есть яд, одна лишь доза делает вещество или ядом, или лекарством». В своих сочинениях он впервые пытался связать болезни рудокопов и литейщиков с профессиональными отравлениями свинцом, ртутью, сурьмой.