当専攻の学部教育を担う化学工学講座の前身は化学工学科であり、1959年4月に全国で8番目の化学工学系学科として広島大学工学部に設立されました。その後、1976年4月に類（系）構想に基づいて広島大学の学部改組がなされ、化学工学講座、応用化学講座、発酵工学講座からなる広島大学工学部第三類（化学系）が設立され、現在、この三つの講座が協力して工学部化学系の教育を行っています。

一方で、大学院組織は，1963 年4月に化学工学専攻を含む9専攻によって工学研究科（修士課程）が設置されたのが始まりです。1977年4月に大学院工学研究科博士課程前期、博士課程後期が設置され、それを受け持つ7専攻に改組されました。化学工学講座は第一類（機械系）の原動機工学講座とともに移動現象工学専攻を構成しました。2001年4月に大学院講座化によって7専攻から5専攻に改組され、そのうち化学工学講座は、応用化学講座、グリーンケミストリー講座（大学院専任講座）とともに物質化学システム専攻を構成しました。さらに、2010年4月の大学院改組により物質化学システム専攻が化学工学専攻と応用化学専攻に分離独立しました。2020年4月の大学院改組により工学研究科は先進理工系科学研究科に統合され、化学工学専攻は化学工学プログラムと名称が変更されました。