化学学院的前身是创建于1928年的交通大学化学系。1994年西安交通大学恢复理学院建制，包括化学、数学和物理三个学科。随着化学在各个领域中扮演角色的不断加强和学校的战略部署，2020年西安交通大学化学学院成立。
目前，化学学院下设应用化学系、化学系、大学化学部和化学实验教学中心。拥有储能材料与化学陕西省高校工程研究中心、“四主体一联合”动力电池循环再利用工程技术校企联合研究中心、陕西省有机合成新方法及分子设计合成创新引智基地、教育部物质非平衡合成与调控重点实验室、西安市新能源材料化学重点实验室。在创新港，化学研究院下设有机与高分子化学研究所、分子科学与应用化学研究所和新能源材料化学研究所。化学学院院拥有化学一级学科和材料化学与物理二级学科博士授予权，以及化学一级学科硕士授予权。化学学院现有陕西省化学实验教学示范中心和陕西省化学虚拟仿真实验中心。近五年获批国家精品在线课程3门，省级精品在线课程、一流线下课程和省级课程思政示范课各1门；拥有陕西省优秀教学团队1个；省部级教改项目3项；正式出版教材8部。
化学学院现有教职工130人，其中具有高级职称80人。现有科睿唯安全球高被引学者1人，爱思唯尔全球高被引学者2人，国家级人才3人，享受国务院政府特殊津贴1人，教育部新世纪人才4人、陕西省级人才2人、学校青年拔尖人才19人，陕西省教学名师1人。
化学学院目前有在校生约600人，其中本科生近300人，研究生300多人。化学学院设有化学和应用化学两个本科专业，其中应用化学为国家一流专业建设点。化学学院坚持“起点高、基础厚、要求严、重实践”的优良传统，建立了专业知识和技能完善的国际一流人才培养体系。
化学学院坚持以国民经济主战场和国家重大需求为导向，瞄准国际学术前沿，研究复杂物质合成方法与反应机理、深入理解材料的多层次结构与性能关系、发展高性能新物质及其应用。重点解决新能源、生物医药、人工智能、物联网等领域中涉及的复杂化学物质合成新方法、构效关系及应用等关键问题，在药物高效传输与精准诊疗、先进能源材料化学、智能响应高分子等方向形成突破，建成具有以应用为导向、多学科交叉为特色的一流化学学科。
近年来，化学学院逐步在以下研究方向形成特色：（1）功能聚合物/复合材料的合成、加工、性能研究以及在军工、航天、石油、文物保护等方面的应用；（2）有机合成方法学；（3）有机光电材料、有机薄膜晶体管材料与器件、超级电容器、电化学储能、电化学传感器、锂离子/染料/有机太阳能电池、电池回收；（4）理论与计算化学；（5）疾病监测与治疗以及组织工程；（6）无机多孔材料和金属有机骨架材料；（7）绿色活性功能分子的合成。
近5年，化学学院共获得国家自然科学基金项目近60项，陕西省项目近60项，外专项目30余项，2021年到款较2020年增长80%。5年来获得省部级奖6项，发表SCI检索论文近500篇，授权发明专利80余项，中英文专著5部，在高性能聚合物材料的制备、加工工艺、新能源材料以及电池回收等多方面实现了成果转化。此外，化学学院在近年来多次举办国际会议，邀请国内外知名学者进行讲座交流，共同探讨化学的发展，提升化学学院的影响力。
一段悠久的历史，一个崭新的开端，化学学院将在“西迁精神”的引领下，以国民经济主战场和国家重大需求为导向，积极进取，为培养高质量人才、解决重大科学问题、建设世界一流学科而拼搏奋斗。