化學肥料簡稱化肥，它是含有經人工化學合成或機械加工制成的對植物生長有促進和增產作用的肥料。
根據古希臘傳說，用動物糞便作肥料是大力上赫克裏斯首先發現的。赫克裏斯是眾神之主宙斯之子，是壹個半神半人的英雄，他曾創下12項奇跡，其中之壹就是在壹天之內把伊利斯國王奧吉阿斯養有300頭牛的牛棚打掃得幹幹凈凈。他把艾爾菲厄斯河改道，用河水沖走牛糞，沈積在附近的土地上，使農作物獲得了豐收。當然這是神話，但也說明當時的人們已經意識到糞肥對作物增產的作用。古希臘人還發現舊戰場上生長的作物特別茂盛，從而認識到人和動物的屍體是很有效的肥料。在《聖經》中也提到把動物血液淋在地上的施肥方法。
千百年來，不論是歐洲還是亞洲，都把糞肥當作主要肥料。進人18世紀以後，世界人口迅速增長，同時在歐洲爆發的工業革命，使大量人口湧入城市，加劇了糧食供應緊張，並成為社會動蕩的壹個起因。化學家們從問世紀中葉開始對作物的營養學進行科學研究。19世紀初流行的`兩大植物營養學說是“腐殖質”說和“生活力”說。前者認為植物所需的碳元素不是來自空氣中的二氧化碳，而是來自腐殖質；後者認為植物可惜自身特有的生活力制造植物灰分的成分。1840年，德國著名化學家李比希出版了《化學在農業及生理學上的應用》壹書，創立了植物礦物質營養學說和歸還學說，認為只有礦物質才是綠色植物唯壹的養料，有機質只有當其分解釋放出礦物質時才對植物有營養作用。李比希還指出，作物從土壤中吸走的礦物質養分必須以肥料形式如數歸還土壤，否則土壤將日益貧瘠。從而否定了“腐殖質”和“生活力”學說，引起了農業理論的壹場革命，為化肥的誕生提供了理論基礎。
鉀肥--1845年，李比希開始從事化肥的研究，但田間實驗連遭失敗。直到1850年，他受英國農業化學家T?韋的啟發，把制作肥料的不溶性鉀鹽改為水溶性鉀鹽，才獲得成功。當時德國北部多是沙地，壹般人認為那裏根本不能種植作物。但李比希把鉀肥撒進沙土地，並種上作物。很多人認為：“沙裏摻鹽種莊稼，簡直是騙人”，並把李比希看作是瘋子。但壹年後，沙地上竟長滿了美麗的蕪菁、大麥、黑麥和馬鈴薯。在農民眼裏，李比希由瘋子變成了神仙。
磷肥--李比希是鉀肥的發明人，但他並不是第壹種化肥的發明人。1838年，英國的鄉紳L·B·勞斯發現用硫酸處理磷礦石，可生產出過磷酸鈣，它對農作物有速效增產的作用。勞斯平 1842年獲得磷肥的專利，這是世界上誕生的第壹種化學肥料。同年，勞斯與另壹位英國科學家J·H·吉爾伯特建立了著名的羅森斯特實驗站，開展大規模的土壤肥力田間實驗。勞斯和吉爾伯特反對李比希的不需要動植物肥料的說法。他們通過實驗證明，用腐爛的動植物制造的肥料是土壤中氮元素的重要來源，他們還把動物骨頭粉碎成骨粉，經硫酸處理，制成過磷酸鉀，並證實這也是壹種極為重要的肥料。
1876年，英國職員 S·G·托馬斯為鋼鐵廠發明了生鐵除磷工藝，可使鐵中的磷雜質變為復合磷酸鹽而得到清除。兩年後，托馬斯發現這種磷酸鹽鋼渣經粉碎後是壹種很好的磷肥，它被稱為“托馬斯磷肥”。
氮肥--1850年前後，勞斯與吉爾伯特在羅森斯特實驗站的研究實驗中，曾用提取煤氣時所產生的氨制成硫酸按，發明出最早的氮肥，但這種化肥遲遲未能投入生產和使用。在很長時間裏，氮肥的化工生產遠遠落後於磷、鉀肥。
1898年，德國化學家弗蘭克和卡羅研制出了碳酸鐵，但他們沒有註意到這種新的化合物的用途。直到1901年，才由弗蘭克的兒子發現了它，使之成為壹種新的氮肥。1906年，意大利首先建立了大規模的碳酸鐵化肥廠。而最早發明的氮肥--硫酸鐵1919年才開始投產。
1904－1908年，德國物理化學家哈伯成功地以電解水產生的氫與大氣中的氮混合，通過高溫、高壓，在催化劑的作用下，合成了氨。1909年，哈伯與C?博施合作創立了哈伯壹博施氨合成法，解決了合成氨大規模生產的技術問題。1912年，哈伯與博施完成了合成氨的生產工藝流程。1913年，世界上第壹個大規模合成氨工廠在德國投產。由於哈伯對合成氨的發明與工業化生產以及對世界範圍內急需解決的氮肥問題作出了重大貢獻，因此獲得了1918年度諾貝爾化學獎。
早在1828年，德國著名化學家維勒就在世界上首次人工合成了尿素。但是，那時人們並沒有認識到尿素作為壹種人工氮肥的作用，當時合成尿素的重要意義在於維勒最先打破了有機化合物與無機化合物的界限，首次用人工方法制取了原先認為只有在活的有機體裏才能產生的有機化合物。直到1920年，德國才用氨基甲酸鎮大量生產尿素，然而這時的尿素並沒有作為氮肥使用，而是用作制造炸藥等的原料。後來美國杜邦公司開始生產尿素，並於1935年作為化肥投放市場。
目前世界上生產和使用最多的化肥是氮、磷、鉀三類化肥，其中又以氮肥為最。在20世紀初，人們就發現了10種元素是壹般植物所必需的營養，它們是由空氣供給的碳、氫、氧和由土壤供給的氮、磷、鉀、硫、鎂、鈣和鐵。到40年代，人們又征實了在10種基本的礦物質營養外，還應加上錳、硼、銅、鋅、銀和氯。與前10種元素相比，這6種元素僅需少量，故被列為微量元素。但它們對於作物的生長和產量來說，同樣是十分重要的。近年來，加有微量元素的復合化肥得到了逐步推廣使用。大量施用化肥，是20世紀50年代以來農作物增產的壹項重要措施。根據西歐各國的經驗，在各項增產措施中化肥的增產作用約占40－60％。