Начало глубоких исследований по химии почв в Московском университете связано с именем А.Н. Сабанина, который заведовал кафедрой агрономии Московского университета на протяжении 30 лет (1890-1920). Ему принадлежат многие важнейшие решения в области химии почв. В частности, еще в 1908 году он опубликовал статью о поглотительной способности почв, различая три вида поглощения: химическое, физическое и физико-химическое. Эта схема была много позже развита К.К.Гедройцем, который добавил еще два вида поглощения (механическое и биологическое), видоизменил и расширил толкование самих процессов. А.Н.Сабанин развил еще целый ряд химических проблем. Он изучал химический состав зерна, предложил способ определения содержания гумуса в почве, исследовал особенности гуминовой кислоты, интересовался изучением тепловых свойств почв, внедрил хорошо известные до сегодняшнего дня методы определения гранулометрического (тогда механического) состава почв. В «Журнале опытной агрономии» А.Н.Сабанин опубликовал такие работы по химии почв, как «О поглотительной способности некоторых русских почв», «Определение гумуса по хромовой методе», «О гуминовой кислоте» (1901-1908).
Дальнейшее развитие химии почв в Московском университете связано с именем Е.П.Троицкого, который уделял большое внимание изучению биохимических процессов в почвах. В своей первой научной работе, выполненной по теме «Химическая природа гуминовых кислот чернозема по данным фракционного окисления» (1915-1917), он исследовал гуминовые кислоты Самарского заволжского чернозема, применив метод их дробного окисления. Проведя анализ продуктов окисления гуминовой кислоты, Е.П.Троицкий идентифицировал в их составе терефталевую кислоту, что позволило ему высказать фурановую гипотезу строения гуминовых веществ. Он высказал идею о том, что гуминовая кислота является полициклическим соединением цепьевидной формы, что прочно вошло в научный фонд химии почв.
В тяжелые военные годы в Московском университете произошло знаменательное событие – в 1943 г. была организована новая кафедра химии и анализа почв, которую возглавил Е.П.Троицкий. В годы Великой Отечественной войны важное место в работе кафедры заняла проблема микроэлементов. По инициативе Е.П.Троицкого в 1943 г. были начаты исследования микроэлементов в системе почва–виноградная лоза. Изучались почвы и виноградники в РСФСР, Узбекистане, Киргизии. Позднее эти работы успешно продолжились в Крыму, Дагестане, Западной Грузии, Северной Осетии. После окончания войны было выпущено несколько учебных пособий, в их числе одно из первых университетских руководств по химии почв – книга Е.П.Троицкого «Методы химического анализа почв» (1949). Сравнительно мало известен и тот факт, что в начале 1930-х гг. Е.П.Троицкий был первым деканом вновь образованного химического факультета Московского университета.
Кафедра химии почв просуществовала недолго – до 1948 г. После этого она была вновь реорганизована и объединена с кафедрой почвоведения. После переезда в новое здание МГУ химия почв, как наука, активно развивается. Ученые получили новые приборы – современные модели ламповых потенциометров, спектрофотометры, полярографы, оборудование для термического анализа почв. На почвенном стационаре МГУ организуется лаборатория биохимии органического вещества, где Е.П.Троицкий начал проводить практические занятия со студентами.
Большую роль в развитии химии почв сыграла Е.В.Аринушкина. Она работала по проблеме микроэлементов, особое внимание уделяя значению марганца, цинка, меди и бора, но ее наибольший вклад связан с преподаванием курса и практикума по химическому анализу почв и созданием фундаментального, ставшего классическим, пособия «Руководство по химическому анализу почв» (1961, 1970).
В 1974 г., практически сразу после открытия факультета почвоведения, была вновь организована кафедра химии почв, а ее заведующим был избран заслуженный деятель науки профессор Н.Г.Зырин. Им были определены основные направления учебной и научной работы кафедры химии почв. На первом этапе полного разделения кафедр общего почвоведения и химии почв не произошло, а общий для двух кафедр практикум по химии гумусовых веществ сохранился до настоящего времени.
Под руководством Н.Г.Зырина на кафедре активно внедрялись новые современные методы исследования почв. Была организована разработка новых методик эмиссионного и атомно-абсорбционного анализа. В эти годы большое внимание разработке новых современных методов исследования уделяет Л.А.Воробьева, которая внедряла высокочувствительный метод полярографии в почвенные исследования.
В работах Н.Г.Зырина и его учеников были решены многие вопросы почвенной химии соединений ртути, меди, цинка, кадмия, свинца. Эти исследования охватывали систему почва–порода–растение–природные воды, решали многие проблемы биогеохимии. Н.Г.Зырин обладал поистине энциклопедическими знаниями, удивительной способностью заранее предвидеть наиболее актуальные проблемы современного почвоведения и химии почв, начав их разработку задолго до массовых исследований в этой области. Так, в 60-70-е гг. прошлого столетия была выполнена серия работ, посвященных исследованию поглощения микроэлементов и их трансформации в почве. В 1975-1988 гг. разрабатывалась проблема мониторинга загрязненных тяжелыми металлами почв в районах действия крупных предприятий цветной металлургии. Проведенные исследования поражают как географическим размахом, так и глубиной постановки и решения почвенно-химических проблем. Н.Г.Зырин руководил комплексными работами, к выполнению которых были привлечены, наряду с сотрудниками кафедры химии почв, коллеги с кафедр географии почв, биологии почв, биологического факультета МГУ, ряда академических институтов. Обладая огромным экспериментальным материалом, Н.Г.Зырин в дальнейшем ставил задачу составления картосхемы природного и техногенного загрязнения почв нашей страны. В память о выдающемся вкладе в учение о микроэлементах и тяжелых металлах по инициативе ученицы Н.Г.Зырина, профессора Г.В.Мотузовой, начиная с 2001 г. ежегодно в марте проводятся Зыринские чтения. В программе чтений – воспоминания о Н.Г.Зырине, лекции выдающихся ученых.
В те же годы Т.А.Соколовой осуществлялись работы по изучению состава глинистых минералов в зональном ряду почв. На основе этих исследований были выявлены закономерности профильного распределения основных групп глинистых минералов в почвах гумидных областей страны и сформулированы представления о процессах образования, трансформации, разрушения и передвижения глинистых минералов в почвах. Результатом исследований явилась монография «Глинистые минералы в почвах гумидных областей СССР» (1985).
Позже Т.А.Соколовой была разработана методика исследований минералов легкорастворимых солей, гипса и карбонатов комплексом морфологических, химических и инструментальных методов. Начиная с 1988 г., группой Т.А.Соколовой проводятся работы по проблемам кислотно-основной буферности почв и влияния кислых осадков на лесные подзолистые почвы.
С середины 1970-х гг. новое научное направление развивает Л.А.Воробьева. Она проводит исследования по оценке роли химических равновесий в формировании химических свойств почв. Главное внимание уделяется термодинамическому анализу почвенных процессов, причем термодинамические оценки даны на основе конкретных исследований. В частности, они были использованы для характеристики состояния в почвенных растворах соединений железа, марганца, свинца. Л.А.Воробьева установила закономерности выноса кальция, марганца и железа дренажными водами, выявила роль трансформации соединений железа при заохривании дрен. По этой тематике был защищен ряд кандидатских диссертаций (Т.А.Рудакова, Е.А.Лобанова, Л.Л.Новых, О.А.Амельянчик). 
На основе селективного определения видов щелочности - карбонатной, боратной, органической, - исследовалась природа и особенности проявления щелочности в разных почвах. По этой тематике защитились - Замана С.П., Неглядюк О.Ф., Горобец А.В., Герасименко Н.М., Климанов А.В. В 1982 г. Л.А.Воробьева совместно с Д.С.Орловым публикует в журнале «Почвоведение» оригинальную статью о системе показателей химического состояния почв. В ней дано определение и обоснование показателей состава почв и почвенных компонентов, подвижности химических соединений в почвах, рассмотрены кислотно-основные, ионообменные, коллоидно-химические и окислительно-восстановительные свойства, дана оценка направления и скорости процессов, проанализированы единицы измерения показателей. Эта работа содержала основы системного подхода к почвенно-химическим исследованиям и положила начало развитию нового направления в химии почв.
В 60-70-е гг. прошлого столетия характеризуются развитием исследований органического вещества почв. Работами по органическому веществ почв руководил Д.С.Орлов, в частности, вслед за Е.П.Троицким, проводит практикум по биохимии гумуса. В этом практикуме также активно участвовала Н.Л.Ерошичева (Сомова). Главное внимание Д.С.Орлова в научно-исследовательской работе в этот период привлекают гуминовые вещества. В 1969 г. Д.С.Орлов вместе с Л.А.Гришиной и Н.Л.Ерошичевой публикует «Практикум по биохимии гумуса». Многолетняя работа по разным проблемам гумуса позволила Д.С.Орлову подготовить и в 1973 г. на первом заседании Ученого совета факультета почвоведения защитить докторскую диссертацию на тему «Гумусовые кислоты почв». В 1974 г. в издательстве МГУ по материалам докторской диссертации была опубликована его книга «Гумусовые кислоты почв», удостоенная Ломоносовской премии II-ой степени (1978).
С 1980 по 1999 гг. кафедрой заведовал заслуженный деятель науки, заслуженный профессор МГУ Д.С.Орлов.В эти годы научная деятельность профессора Д.С.Орлова и его школы охватывает преимущественно два главных направления: исследование природы, свойств и роли гумусовых кислот в почвообразовании и спектральная отражательная способность почв. Была создана новая теория формирования гуминовых веществ, выявлены количественные закономерности отражения света почвами, разработана концепция формирования термодинамически устойчивых компонентов почвы.
Была разработана кинетическая теория гумификации, в соответствии с которой направление гумификации обусловлено отбором наиболее устойчивых (гуминовых) веществ, а результат процесса зависит от кинетических параметров, что позволяет прогнозировать конечный результат процесса и в итоге управлять им. В работах Д.С.Орлова и сотрудников дан детальный анализ органического вещества различных типов почв, находящихся как в культуре, так и в целинном состоянии. В результате длительных исследований были высказаны сомнения в реальности существования фульвокислот как особого класса природных органических соединений и высказаны предположения, что фульвокислоты могут быть продуктами частичного окисления или гидролиза гуминовых кислот.
В этот период деятельности кафедры группой профессора Д.С.Орлова выполнен большой цикл работ по количественным закономерностям отражения света почвами (А.И.Обухов, Ю.Н.Садовников, Н.В.Прошина, В.Г.Сальников, О.В.Лопухина). Позднее эти исследования были продолжены работами М.С.Розановой, Н.И.Сухановой, Е.И.Каравановой.
Сейчас четко выделяется 5-е направление – химическое загрязнение почв. Без детального изучения этой проблемы невозможно оценить последствия различных видов химического загрязнения почв, восстановить их плодородие. Проблема тяжелых металлов подробно освещалась в трудах многих учеников и последователей Н.Г.Зырина. Так, А.А.Алексеев подробно изучал соединения кадмия, В.С.Горбатов – трансформацию в почвах оксидов цинка, свинца и кадмия, Б.А.Звонарев, Т.Д.Обуховская, Л.К.Садовникова – ртуть и ее соединения, М.С.Малинина – молибден, ртуть и цинк, Г.В.Мотузова – мышьяк и цинк, С.И.Решетников – соединения меди.
В эти годы на кафедре химии почв проводится серия работ А.И.Обухова и его учеников по изучению поведения и роли тяжелых металлов в городских почвах. Под руководством А.И.Обухова в 1980 г. начато комплексное исследование почвенного и растительного покрова г. Москвы и Московской области.
Были изучены закономерности распределения тяжелых металлов в почвах различных функциональных зон города, определены формы соединений металлов, уровни их современного поступления на поверхность почв, разработана стратегия мониторинга загрязнения почв городских территорий тяжелыми металлами. Значительное внимание А.И.Обухов уделял и изучению проблемы воздействия тяжелых металлов на растения, разработке эффективных сорбентов и мелиорантов для детоксикации загрязненных почв.
Г.В.Мотузова разрабатывает теорию о системной организации соединений микроэлементов в почвах и формирующих их процессов, создает концепцию устойчивости почв, предлагает оригинальную схему фракционирования соединений микроэлементов.
Совместно с М.С.Малининой апробировалась методология почвенно-химического мониторинга фоновых территорий на территории Сихотэ-Алинского, Центрального лесного, Кандалакшского заповедников. В исследованиях М.С.Малинина активно применяла математические методы, в частности, многофакторный анализ для выявления влияния почвенных и ландшафтно-геохимических условий на поведение микроэлементов в почвах.
Выполнялись очень важные исследования по кислотности почв Нечерноземья (Е.И.Горшкова), по методике определения серы (Н.М.Гриндель), по составлению картограмм типов гумуса (О.Н.Бирюкова). Особое место занимали исследования Я.М.Аммосовой в области изменения почв под влиянием нефтяного загрязнения. В модельных экспериментах и натурных исследованиях было показано, что загрязнение почв нефтью вызывает существенное изменение окраски почв, их реакции, содержания элементов питания, их доступности растениям.
Зарубежные издательства проявили заметный интерес к книгам, написанным Д.С.Орловым. Так, в 1995 г. издательство «Oxonion Press» перевело на английский язык и издало монографию «Гумусовые кислоты почв», она же уже вторично, но в том же переводе была издана Голландским издательством. Затем был переведен и издан учебник «Химия почв» и книга «Гуминовые вещества почв и общая теория гумификации». Публикация этих книг на английском языке зарубежными издательствами, несомненно, расширила знания многих зарубежных ученых о взглядах русских почвоведов на современную химию почв.
Для выполнения научных исследований на кафедре были организованы экспедиции в разные географические районы. При выполнении научных исследований по темам «Разработка научных основ почвенно-химического мониторинга» и «Разработка методов анализа причин и последствий опасных токсико-экологических ситуаций в природной среде», под руководством Н.Г. Зырина были обследованы крупные территориально-промышленные комплексы: Чимкентский, Среднеуральский, Дальневосточный, Норильский, Закарпатский, Северо-Осетинский, Хайдаркенский (1973-1988) и дана оценка состояния объектов окружающей среды (почв, растительности. природных вод) вокруг предприятий цветной металлургии.
В 1979 г. под руководством О.Н.Бирюковой был организован экспедиционный отряд на Памир (Бадахшан) для изучения почвенного покрова разных высокогорных гидротермических зон. Работа проводилась совместно с экспедиционным отрядом Таджикской сельскохозяйственной академией. Основной целью исследований было изучение влияния экстремальных климатических высокогорий на гумусное состояние почв. Другой экспедиционный отряд кафедры в 1979 г. изучал влияния почвообразующих пород, степени гидроморфности на гумусное состояние почв Эстонии.
В 1984-1990 гг. в рамках программы «Информационные проблемы изучения биосферы. Эксперимент Убсу-Нур», посвященной определению комплексных характеристик природной среды при помощи математического моделирования, космической информации и наземных исследований, была организована экспедиция под руководством Н.И.Сухановой. Целью полевых исследований являлось изучение почвенного покрова Убсу-Нурской котловины, расположенной на территории республики Тыва и Монголии, спектральной отражательной способности почв и степных ландшафтов для разработки основ дистанционного мониторинга котловины. Итоги этой работы опубликованы в ежегодных сборниках и в коллективной монографии «Эксперимент Убсу-Нур» (1995).
Сотрудники кафедры участвовали в комплексной межфакультетской экспедиции МГУ по проблемам территорий, прилегающих к зоне БАМ (Забайкалье, Южная Якутия, побережье Охотского моря, Хабаровский край) (1977-1991), в разработке программы фонового экологического мониторинга при изучении трансграничного переноса загрязненных воздушных масс на дальние расстояния (программа комплексного мониторинга Европейской экономической комиссии на Кольском полуострове) (1988-1991), в разработке совместной темы с Гидропроектом по влиянию почв на состав вод будущего водохранилища при строительстве Катуньской ГРЭС» (1988-1990).
С 1999 по 2014 года кафедрой заведовал д.б.н., профессор С.Я.Трофимов, а с 2014 года заведует д.б.н., профессор И.И.Толпешта.
