Химическая лаборатория — первая из организованных и длительное время работавших в Политехническом музее научно-учебных лабораторий. Для достижения целей своего существования и решения поставленных задач, вскоре после открытия в декабре 1872 г., музей приступил к проведению публичных лекций по разным областям знаний. Под аудиторию был отведен небольшой зал в доме купца М.В. Степанова на Пречистенке, где музей арендовал помещения в первые годы работы. Для большего эффекта и облегчения восприятия содержания лекций неподготовленной публикой, было решено сопровождать их показом наглядных опытов. И если подготовка и демонстрация ряда физических и механических явлений не вызывала трудностей, то проводить, а особенно — готовить химические опыты в необорудованном помещении руководители музея опасались, справедливо полагая, что «химия и физика не могут быть читаемы во всей полноте предмета за отсутствием приспособлений в аудитории, которые устранили бы, например, распространение по аудитории газов, а также виду того, что в аудитории находятся предметы музея, могущие пострадать при опытах». Невозможность демонстрации химических опытов во время просветительных мероприятий привела к тому, что химия — одна из наиболее активно развивающихся во второй половине XIX в. наук — практически полностью выпала из тематики публичных чтений.
Своим появлением в музее химическая лаборатория обязана инициативе директора Технологического отдела, химика-технолога И.П. Архипова, который взял на себя не только организацию лаборатории, но и, по некоторым сведениям, профинансировал её создание. Главной задачей новоявленной лаборатории стала подготовка демонстрационных опытов.
В 1877 г. музей переехал в собственное здание на Лубянской площади. Обновлённая химическая лаборатория, устроенная и оборудованная в соответствии с лучшими зарубежными образцами, теперь выполняла функции не только вспомогательного отделения для публичного преподавания химии, но и использовалась для проведения полноценных научных исследований, а также предоставляла возможность для практических занятий химией всем желающим исследователям.