Біологічна хімія – дисципліна, що вивчає структуру, властивості та функції біологічних молекул, метаболічні шляхи в організмі та механізми їх регуляції – сформувалась як один із розділів органічної хімії і наприкінці ХVІІІ – на поч. ХІХ ст внаслідок активного вивчення хімічних властивостей речовин рослинного і тваринного походження виокремилася в самостійну науку.

Перші дослідження в галузі біологічної хімії в Київському університеті Св. Володимира були викликані потребами медицини і проводилися на кафедрі медичної хімії та фізики, створеної на медичному факультеті Університету відповідно до статуту 1863 р. У подальшому – згідно статуту 1884 р. – тут було відкрито самостійну кафедру медичної хімії з лабораторіями для проведення наукових досліджень. Штат наукових співробітників новоствореної кафедри включав одного професора і одного лаборанта. На навчальну та наукову роботу щорічно виділялися певні кошти, час від часу невеликі грошові суми йшли на придбання наукового обладнання та хімічних реактивів – але, незважаючи на такі скромні можливості, на кафедрі проводилися доволі вагомі біохімічні дослідження. 

Першим завідувачем кафедри медичної хімії (з 1863 по 1886 рр)  був вихованець Московського університету Олександр Олександрович Шеффер (1831—1897), якому в 1861 р. – після захисту в Київському університеті дисертації «Про дію сірчаної кислоти на білкові речовини» – було присвоєно вчений ступінь доктора медицини. Наукова робота кафедри за керівництва О.О. Шеффера стосувалася вивчення хімічного складу крові, біохімії травлення та властивостей білків, а створеним ним підручником «Фізіологічна хімія» (1882 р.) протягом десяти років користувалися як у Київському університеті, так і в інших навчальних закладах.

Дослідження кафедри в галузі травлення були продовжені у 1886-1889 рр. під керівництвом Василя Федоровича Кистяковського  (1841–1901). Докторську дисертацію “Матеріали з фізіології травлення та засвоєння білкових речовин” В.Ф. Кистяковський захистив ще у 1863 р, а в період керування кафедрою поряд із дослідженням білкового обміну займався вивченням механізмів перетворення білірубіну та обміну глікогену.

У подальші 30 років (1889–1919) завідувачем кафедри медичної хімії (1889–1919 рр.) був учень видатного патофізіолога В.В. Пашутіна  професор Олексій Андрійович Садовень (1857–1919), який читав курс лекцій з медичної хімії і суміщав роботу на кафедрі з посадою декана медичного факультету (1913–1919) та ректора Київського університету  (1917–1918). За часів його ректорства було відкрито Кримський філіал університету Св. Володимира (1918, нині Таврійський національний університет ім. В. І. Вернадського в м. Сімферополі). У ці роки співробітниками кафедри вивчались проблеми травлення білків і біохімічні механізми голодування, було захищено 4 докторські дисертації.

У 1919-1920 рр. керівництво кафедрою медичної хімії  здійснював учень О.А. Садовеня – професор Анатолій Григорович Ракочі (1867 – 1922). Ще у 1909 р., будучи асистентом кафедри, А.Г. Ракочі опублікував практичний посібник з фізіологічної та патологічної хімії. Він же в 1910–1913 рр. встановив наявність у шлунку телят і деяких молодих копитних тварин  хімозину – ферменту, що викликає згортання молока і, досліджуючи екстракти слизової оболонки шлунка телят, відокремив пепсин від хімозину. У дослідах на телятах він виявив, що з віком секреція хімозину в телят зменшується, а у дорослих тварин цей фермент відсутній, тобто хімозин є самостійним ферментом тільки в молодих ссавців. За результатами проведених досліджень у 1912 р. А.Г. Ракочі захистив докторську дисертацію на тему “Дослідження з питання про єдність пепсину і хімозину”.

У 1920 р. через відокремлення медичного факультету від університету в самостійний медичний інститут кафедра медичної хімії тимчасово припинила своє існування. Природничий відділ фізико-математичного факультету, в якому було представлено головним чином морфологічні дисципліни, кафедри біохімії не мав. Реорганізація університетів в Україні і створення інститутів народної освіти, що диктувалося конкретними потребами часу, не могли не відбитися на розвитку наукової роботи. Без створення нових кафедр було неможливо налагодити справу підготовки висококваліфікованих науковців-біологів. А тим часом серед біологічних наук біохімія набувала все більшого розвитку і значення.

Кафедру біохімії на біологічному факультеті Київського університету 1934 р. створено видатним ученим і блискучим педагогом, випускником Петербурзького університету, учнем М. Введенського та І. Павлова Олександром Володимировичем Палладіним. Ще в 1921 р., працюючи в Харківському медичному інституті, О.В. Палладін організував науково-дослідну кафедру біохімії, яку  в 1925 р. було перетворено в Український біохімічний інститут (з 1931 р. — Інститут біохімії Академії наук УРСР у м. Києві), який він очолював з 1925 р. по 1970 р.

Завдяки зусиллям О.В. Палладіна на новоствореній кафедрі біохімії Київського університету, якою він керував упродовж двох десятиріч, було організовано і обладнано лабораторію, підібрано кадри наукових працівників і викладачів. З перших днів кафедра займалася як навчальною, так і науковою роботою, що стосувалася досліджень в галузях нейрохімії, біохімії м'язів та харчування. О. В. Палладін став засновником низки таких актуальних наукових напрямків як біохімія вітамінів, гіпо- та авітамінозних станів, порівняльна й еволюційна біохімія, а його роботи по вивченню особливостей обміну речовин та енергії в м'язах при роботі, відпочинку і тренуванні стали основою теорії фізичної культури та біохімії спорту.

Із самого початку створення кафедра біохімії за всіма показниками (кадровими, науковими, педагогічними, організаційними, матеріально-технічними) багато в чому визначала (і визначає сьогодні) обличчя біологічного факультету Київського університету. О.В. Палладін заклав славетну традицію кафедри та всього біологічного факультету навчати студентів у тісній взаємодії з академічною наукою. Цьому сприяло і відкриття філіалів у провідних академічних інститутах України, і виконання курсових та дипломних робіт студентами на першокласному академічному обладнанні в лабораторіях, що співпрацюють з передовими закордонними країнами, і запрошення до викладання відомих вчених з Академії наук УРСР тощо. Ще одна традиція, яку заклав академік О.В. Палладін на кафедрі біохімії – це проведення широкомасштабних фундаментальних наукових досліджень із залученням не лише викладачів, але й студентів. Ці численні дослідження, що прославили вітчизняну науку, перший завідувач кафедри біохімії проводив не тільки в Інституті біохімії, але й безпосередньо на кафедрі біохімії.

У роки Другої Світової війни під керівництвом О.В. Палладіна було розпочато розробку ліків, які б сприяли припиненню кровотеч та якнайскорішому загоюванню ран. Під час евакуації Інституту біохімії в Уфу за активної участі О. В. Палладіна та його співробітників Уфимський вітамінний завод у лютому 1942 р. почав випускати вітамін К3, який при численних позитивних якостях все ж мав недолік — погано розчинявся у воді, що значно обмежувало його застосування. Внаслідок серії успішних експериментів, проведених у лабораторії Уфимського вітамінного заводу, було синтезовано новий водорозчинний аналог вітаміну К, названий вікасолом – препарат, який одразу ж став широко використовуватися в госпіталях.

О.В. Палладін був блискучим лектором та вихователем молодого покоління, автором першого вітчизняного підручника з біологічної хімії, який, починаючи з 1924 р., видавався 12 разів російською мовою, п’ять українською, а також був перекладений на азербайджанську, грузинську, польську, румунську та арабську мови.  Щоб надати студентам глибоких знань з нових напрямків біохімії, О.В. Палладін увів у навчальний план дисципліни, які читали його учні – висококваліфіковані спеціалісти-біохіміки різного профілю: спецкурс з біохімії харчування – доцент Софія Євсеївна Епельбаум; курс ферментології – професор Борис Ілліч Гольдштейн; порівняльної біохімії – професор Віктор Владиславович Ковальський (пізніше член-кореспондент ВАСГНІЛ); біохімії рослин – Аркадій Семенович Оканенко (у подальшому академік АН УРСР); ендокринології – Арон Михайлович Утєвський (у подальшому член-кореспондент АН УРСР). Спецкурси по біохімії м’язів та біохімії нервової системи, а також нормативний курс з біохімії викладав сам О.В. Палладін.

Вчений створив школу біохімічних кадрів - під його керівництвом підготовлено близько 150 докторів та кандидатів наук, що працювали і працюють як в Україні, так і за межами нашої держави. О. В. Палладін — один із засновників міжнародного нейрохімічного товариства, товариств фізіологів, біохіміків і фармакологів України, Харківського медичного товариства, Товариства «Знання» України, а також засновник «Українського біохімічного журналу» і міжнародних журналів «The Journal of Neuroscience», «The International Journal of Neuroscience». У 1935—1938 роках О.В. Палладін був секретарем Президії Академії наук УРСР, в 1939—1946 — віце-президентом Академії наук УРСР, у 1946—1962 президентом Академії наук УРСР. За заслуги перед державою О.В. Палладіна було нагороджено численними орденами та медалями. Президією АН УРСР було засновано премію імені О.В. Палладіна, його ім’я присвоєно Інституту біохімії АН УРСР (сьогодні - Інститут біохімії НАН України).

У 1944 р. наукову і педагогічну роботу кафедри біохімії було відновлено. Оскільки будівлю університету внаслідок військових дій було зруйновано і все обладнання кафедри було втрачено, спочатку заняття і наукова робота здійснювалися у приміщенні Інституту біохімії АН УРСР. Нормальна педагогічна та наукова робота кафедри налагодилися після отримання приміщення у відбудованому університеті у 1951 р.

У 1954 р. О. В. Палладін через надмірну перевантаженість науковою та організаційною роботою в Академії наук залишив роботу в університеті, і роботу кафедри біохімії очолив його учень – Давид Лазарович Фердман (1903 – 1970). Він завідував кафедрою з 1954 по 1960 р., був чудовим лектором і прекрасним педагогом - викладав нормативні дисципліни “Біохімія” та “Радіобіологія” (разом з В.О. Беліцером), а також спецкурси “Біополімери”, “Біохімія м’язів”, “Обмін речовин”, “Історія біохімії”, “Гормони”, які продовжував читати до 1970 р. Л.Д. Фердман є автором підручника «Біохімія»,  який було видано українською та російською мовами, а також перекладено чеською мовою.

Д.Л. Фердман був першим учнем О.В Палладіна і дбайливо зберігав і розвивав закладені  ним наукові й педагогічні традиції. Викладацьку і дослідницьку діяльності на кафедрі він успішно суміщав з роботою в Інституті біохімії АН УСРС, у якому організував відділ біохімії м’язів та незмінно керував ним протягом 27 років (1943–1970), зробивши вагомий внесок у розвиток біохімії м’язів. Дослідження в цій сфері стосувалися вивчення обміну фосфорних сполук та їхньої ролі у біохімічних механізмах функціонування м’язів – причому Л.Д. Фердман одним із перших у СРСР почав використовувати у своїх експериментах радіоактивні ізотопи. Результати досліджень було узагальнено в монографіях “Біохімія фосфорних сполук” (1935) та “Обмін фосфорних сполук” (1940).

Л.Д. Фердман став фундатором наукової школи, яка й сьогодні активно працює. З 1943 по 1957 р. він був заступником директора Інституту біохімії АН УРСР з наукової роботи. На кафедрі та в інституті він виховав понад 30 кандидатів та 10 докторів наук. Під його керівництвом на кафедрі біохімії захистили кандидатські дисертації Руфіна Петрівна Виноградова та В.М. Данілова. За високопрофесійну навчально-педагогічну та наукову роботу Л.Д. Фердмана було відзначено високими урядовими нагородами.

 Протягом 1954–1957 рр. професором кафедри біохімії був член-кореспондент, а у подальшому – академік АН УРСР Володимир Олександрович Беліцер (1906 – 1988), який суміщав роботу в Університеті з науковою діяльністю в Інституті біохімії, де з 1944 по 1988 рр. обіймав посади завідувача відділу структури і функції білка, заступника директора і директора Інституту біохімії. На кафедрі біохімії він викладав нормативний курс “Радіобіологія” (разом з Д.Л. Фердманом) та спецкурс “Ферменти”. Завдяки проведенню наукових досліджень по вивченню енергетичного обміну в клітинах  В.О. Беліцер вперше у світі показав взаємозв'язок між процесами перенесення електронів у ланцюгу окисно-відновних реакцій і синтезом макроергічних речовин і кількісно оцінив зв'язок між диханням і фосфорилюванням, що згодом стало одним з основних досягнень біохімічної науки.

У роки війни, займаючись проблемами консервування крові та створення білкових замінників крові, а також вивчаючи механізми денатурації білків В.О. Беліцер (у співпраці з іншими дослідниками) створив кровозамінник БК-8 з бичачої крові, що була піддана денатурації – така її обробка зменшувала видоспецифічність й антигенну реакцію відторгнення при переливанні.

У післявоєнний час на кафедрі біохімії за участі В.О. Беліцера проводилася науково-дослідна робота з вивчення обміну речовин в організмі тварин, переважно в м’язах, встановлення ролі регуляторних механізмів (нервова система, гормони, вітаміни) – при цьому широко застосовувався метод мічених атомів. Водночас досліджувалися механізми впливу іонізуючого опромінювання на процеси обміну речовин.

З 1960 по 1973 р. кафедрою біохімії завідував вихованець Київського університету Євген Федорович Сопін (1917 – 1973). Він працював на кафедрі біохімії асистентом (1949–1950), старшим викладачем (1950–1957, водночас у 1950 - 1952 рр. обіймаючи посаду заступника декана біологічного факультету), доцентом (1957–1958), професором (1958–1961 рр.).

Є.Ф. Сопін витрачав багато зусиль на організацію навчальної та наукової роботи й виховання молодого покоління, читав нормативний курс “Біохімія” і спецкурси “Біохімія вітамінів” та “Порівняльна біохімія нервово-м’язової діяльності”. Вчений запропонував низку нових біохімічних методів вивчення обміну речовин. Інтенсивне впровадження методу мічених атомів та вдосконалення методів дослідження деяких сполук сприяло розгортанню досліджень обміну ліпідів, білків, деяких компонентів аеробного окиснення, обміну нуклеїнових кислот, фосфопротеїнів, активності ферментів за різних станів організму. На основі досліджень у галузі впливу іонізуючої радіації на обмін речовин Сопін запропонував гіпотезу первинного механізму променевого ураження. У 1955 р. роботи Є.Ф.Сопіна і Д.Л.Фердмана з використання мічених атомів при дослідженні обміну речовин отримали премію АН СРСР і були представлені на міжнародній конференції з мирного використання атомної енергії в Женеві. Є.Ф. Сопіна було відзначено численними урядовими нагородами.

У результаті досліджень, проведених у цей період на кафедрі із застосуванням мічених атомів, було здобуто цінні відомості, які свідчать про вплив зовнішніх факторів на динамічний стан білків тканин. Зокрема, було встановлено, що відсутність в їжі вітамінів впливає на інтенсивність оновлення білків м’язів, печінки та головного мозку. Становлять наукову цінність і дослідження, проведені на кафедрі з вивчення впливу регуляторних факторів на процеси фосфорно-вуглеводного обміну, обміну ліпідів тощо. При вивченні біологічної дії іонізуючого випромінювання одержано дані про глибокі зміни у процесах обміну нуклеїнових кислот, фосфопротеїнів та деяких інших речовин в органах, які характеризуються особливою чутливістю до опромінювання (слизова оболонка шлунка та кишечнику, селезінка), причому вони виявляються не стільки в ранній, скільки в більш пізній фазі променевого ураження тварин.

Лави викладачів кафедри поповнювались її кращими випускниками. Так, з 1952 р. на кафедрі працювала Ада Романівна Литвиненко; з 1956 – Руфіна Петрівна Виноградова; з 1962 – Микола Євдокимович Кучеренко; з 1966  - Борис Олександрович Цудзевич; з 1968 - професор, доктор біологічних наук Михайло Дмитрович Курський,з 1972 –  Олександр Миколайович Васильєв; з 1976 – Юрій Дем’янович Бабенюк і Володимир Іванович Гаврилей; з 1978 – Володимир Михайлович Войціцький; з 1994 – Ольга Павлівна Матишевська; з 2000 – Людмила Іванівна Остапченко.

У різні роки на кафедрі працювали такі видатні вчені України, як академіки Р.В. Чаговець, В.К. Лішко, С.В. Комісаренко, професори С.Б. Серебряний, В.П. Короткоручко, О.С. Циперович, С.О. Костерін, С.І. Балуєв, М.Ф. Стародуб та ін.

З 1973 р. по 2004 р. кафедру біохімії очолював її випускник Микола Євдокимович Кучеренко (1939 — 2007), який після закінчення Університету в 1962 р. працював асистентом, а згодом – доцентом, професором, завідувачем кафедри біохімії (1973–2004 рр.), заступником декана (1965-1972 pp.) та деканом біологічного факультету (у 1977–1978 та 1987–2003 рр.), проректором з навчальної роботи (1978–1984 рр.).

Під керівництвом професора М.Є.Кучеренка було створено потужну інтелектуально і програмно-методично забезпечену базу для підготовки спеціалістів-біохіміків широкого профілю. Також з його ініціативи в науково-дослідних інститутах НАН України було сформовано три філіали кафедри біохімії – молекулярної біології, радіобіології та біотехнології – з метою підготовки кадрів для нових і перспективних галузей біології.

Викладаючи на кафедрі низку дисциплін, зокрема, нормативний курс «Біохімія», М.Є. Кучеренко став автором 35 монографій, підручників і навчальних посібників для середньої та вищої школи. У 1998 р. авторський колектив викладачів кафедри (Кучеренко М.Є., Курський М.Д., Бабенюк Ю.Д., Васильєв А.Н., Войціцький В.М, Цудзевич Б.О., Виноградова Р.П.) було відзначено Державною премією України з науки і техніки за підручник «Біохімія».

М. Є. Кучеренко – доктор біологічних наук, заслужений професор Київського національного університету, віце-президент Українського біохімічного товариства, член НАН України, заслужений діяч науки і техніки, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки, лауреат премії імені академіка О.В. Палладіна. Будучи фахівцем у галузі ра­діаційної біохімії, він протягом багатьох років вивчав вплив іонізуючої радіації на основні регуляторні ланки клітинного метаболізму; функціонування регуляторних систем у радіочутливих епітеліальних та імунокомпетентних клітинах з метою визначення послідовно­сті порушень на рівні мембран, цитозолю і ядра при розвитку ураження клітин після дії опромінення та виявлення метаболічних ланок, які потребують корекції. Також під його керівництвом проводилися глибокі фундаментально-прикладні дослідження процесів фосфорилювання, метилювання, ацетилювання та АДФ-рибозилювання різних біологічних субстратів, ролі кальцію, кальмодуліну та системи циклічних нуклеотидів у функціонуванні біологічних мембран. Основні наукові висновки та розробки сформульовано в низці монографічних видань ("Структура та функція біологічних мембран", "Основи молекулярної радіобіології", тощо). Під керівництвом професора М.Є. Кучеренка підготовлено і захищено 45 кандидатських і дев’ять докторських дисертацій.

З 2004 р. по 2014 р. кафедру біохімії очолювала доктор біологічних наук, професор, випускниця кафедри біохімії (1976 р.) Людмила Іванівна Остапченко, під керівництвом якої кафедра зберегла й розвинула славетні традиції, закладені академіком О.В. Палладіним, була і досі є провідною в Навчально-Науковому центрі «Інститут біології та медицини».

З 2002 p. Л.І. Остапченко обіймала посаду декана біологічного факультету, з 2010 р. директора Навчально-Наукового центру «Інститут біології», p 2016 р. і понині  – директора Навчально-Наукового центру «Інститут біології та медицини».

З 2015 р. і понині кафедру біохімії очолює випускник кафедри біохімії, доктор біологічних наук, професор Олексій Миколайович Савчук.