近代厅主要展示近代中国化工艰难曲折的发展历程。

中国化工近代历史的痕迹通过黄褐色和灰色描述出来，寓意黎明前的黑暗即将逝去。中国近代化工史分为晚清（1860～1911年）和民国（1912～1949年）两个时期。晚清化工主要包括外国资本经营化工、民族资产阶级经营化工和清政府经营化工3个部分。以军火为主的晚清化工史，出现了著名的徐寿化工世家。民国化工则按行业分为以“三酸两碱”和合成氨为代表的基本化工原料工业，还有化肥、制药、染料、油漆、橡胶、燃料、日用化工等化学工业门类。展厅中，大屏幕循环播放着展示中国近代化学工业发展历程的纪录片。令人瞩目的侯德榜铜像让这位中国化工先驱的功绩永远铭刻在人们心中。

中国近代化工建起了“永利”和“天原”等生产三酸两碱及其它基本化工原料的近代大型联合化工集团，并生产出了荣获世界金奖的化工产品。涌现出了范旭东、吴蕴初、陈调甫、陈嘉庚等一批优秀的民族实业家和有着世界影响的化工专家侯德榜。北洋大学、北京大学、清华大学、浙江大学等一批大学陆续开设了化学、化工教育课程；黄海化学工业研究社、北平研究院化学研究所等一批化工科研机构相继建立；中华化学工业会、中国化学工程学会等化工学术团体应运而生；化工书籍和期刊不断面世。