В 1932 году при кафедре общей химии Московского Нефтяного Института им. И.М. Губкина создается научно-исследовательская лаборатория физической и коллоидной химии, заведующим которой назначается Георгий Митрофанович Панченков. В лаборатории проводится широкий круг работ, по таким темам как: полимеризации масел, создание первых в стране топливных элементов, адсорбционное обессеривание нефти и отыскание эффективных способов борьбы с обводнением нефтяных скважин пластовой водой.

С середины 30-х годов сотрудники лаборатории приступили к изучению ряда некаталитических и каталитических реакций, подбору катализаторов к ним и их синтезу. Эти работы продолжались вплоть до эвакуации из Москвы в октябре  1941 г. и определили основное направление научно-исследовательских работ в послевоенные годы. В мае 1942 г. Г.М.Панченков, стремясь быстрее продолжить прерванные работы, возвращается в Москву и приступает к восстановлению кафедры общей химии и научной лаборатории физической и коллоидной химии.

Приказом от 18 сентября 1943 года лаборатория физической и коллоидной химии была отделена от кафедры общей химии и реорганизована в кафедру Физической и Коллоидной Химии. Этим же приказом заведующим кафедрой был назначен доцент Г.М. Панченков. К 1947 г. удалось полностью укомплектовать штат преподавателей и учебно-вспомогательного состава. Были продолжены, прерванные войной научно-исследовательские работы по предотвращению обводнения нефтяных скважин, однако основным направлением стало изучение кинетики и катализа нефтехимических процессов.

В связи с быстрым развитием ядерной физики в 50-е годы было решено создать комплекс лабораторий по применению ядерных излучений в нефтяной промышленности при МНИ им. Губкина. В состав этого комплекса вошла Проблемная лаборатория по применению радиоактивных излучений к процессам переработки нефти и газа, созданная при кафедре физической и коллоидной химии. В 1960 г. Г.М. Панченков приглашает для работы в Проблемной лаборатории Д.А. Каушанского - создателя первых в нашей стране источников гамма-квантов закрытого типа. Первые две установки из серии установок типа МРХ-g, изготовленных в стране, были установлены в лаборатории и сразу же стали использоваться для проведения как научных, так и учебных работ. К 1966 г. была закончена большая и очень сложная работа по монтажу и наладке ускорителей электронов. Была создана уникальная научно-исследовательская лаборатория, которая являлась самой крупной из имеющихся в стране. Она была оснащенная двумя ускорителями электронов с энергией 0.5 и 5.0 Мэв, двумя кобальтовыми гамма-облучателями закрытого типа, большим количеством новейшего научно-исследовательского оборудования: спектрометрами ядерного магнитного и электронного парамагнитного резонанса, ИК- и УФ-спектроскопами, хромотографами японского и отечественного производства,  электронным микроскопом и др. Большое число научно-исследовательских установок было изготовлено по собственным разработкам.

В 1960 г. на кафедре Физической и коллоидной химии была открыта специальность “Радиационная химия”. Кафедра стала выпускающей. В 70-е и первую половину 80-х годов Лаборатория достигла пика своего развития. Были созданы многочисленные модели, протекающих в потоке химико-технологических процессов (платформинг, изомеризация, гидроочистка, гидрокрекинг, алкилирование,  риформинг и др.), развито новое направление в катализе - катализ органосилоксанами, созданы новые катализаторы.

1978 году учебный штат кафедры пополнили выпускники МГУ: Е.К. Ерченкова, В.А. Любименко, Д.Ю.Митюк. Дополнительное финансирование и появившаяся возможность увеличения штатного состава лаборатории позволил резко интенсифицировать проведение научно-исследовательских работ и существенно расширить их тематику.В 1965 г. на кафедре, решением Миннефтехимпрома, была создана отраслевая лаборатория обезвоживания и обессоливания нефти. Кроме перечисленных выше лабораторий, в конце 70-х годов, на кафедре были созданы еще две: Лаборатория радиационной биотехнологии, где проводились работы по борьбе с сульфатвосстанавливающими бактериями и подавлению биоценоза в призабойной зоне нагнетательных скважин нефтяных месторождений, и лаборатория газовой химии.

После кончины Г.М. Панченкова в 1982 г. прием на специальность “Радиационная химия” был прекращен. Но обучение студентов, принятых ранее, продолжалось вплоть до 1986 г.За время существования специальности сделан существенный вклад в науку “Радиационная химия”. Во время Чернобыльской аварии многие из бывших студентов специальности “Радиационная химия” были призваны на ликвидацию ее последствий. Часть из них были награждены высокими правительственными наградами.

Начиная с середины 80-х годов кафедра вновь стала общетеоретической. В 1983 заведующим кафедрой был избран д.х.н. Ю.С. Ходаков. Во второй половине 80-х химико-технологический факультет стал Факультетом химической технологии и экологии, а кафедру физической и коллоидной химии реорганизовали в кафедру “Экология и физико-химические проблемы”. Её главой назначили профессора А.Ф. Лунина. Начиная с этих лет и до сегодняшнего времени при чтении курсов “Физическая химия” и “Поверхностные явления и дисперсные системы” особое внимание уделяется разделам, связанным с решением экологических проблем. За 10 лет после кончины проф. Г.М. Панченкова кафедра оказалась отброшенной к состоянию, соответствующему середине 50-х годов.

В 1992 г. кафедра была вновь воссоздана, а заведующим кафедрой был избран д.х.н., профессор В.А. Винокуров, выпускник РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина. Благодаря усилиям руководства университета, проф. В.А. Винокурова и всего коллектива кафедры, были найдены необходимые ресурсы и начато восстановление возможностей кафедры. Под руководством проф. Винокурова В.А. на кафедре были открыты новые направления научной деятельности, такие как биотехнология, нанохимия, наноматериалы, плазмохимия, исследования газогидратов.

С 2000 года кафедра участвует в подготовке магистров по направлению «Химическая технология и биотехнология», а с 2003 года кафедра стала выпускающей по направлению «Химическая технология» в соответствии с программой «Промышленная биотехнология и биоинженерия». На сегодняшний день по данной программе выпущено 32 магистра, 11 из которых закончили аспирантуру на кафедре и стали кандидатами наук. С 2011 года кафедра также стала выпускающей по направлению «Химическая технология» для подготовки бакалавров.

На кафедре активно проводится подготовка специалистов высшей квалификации. С 1993 года на кафедре защищено 30 кандидатских диссертаций и 2 докторские диссертации. В 2012/2013 г.г. планируется защита еще двух докторских диссертаций преподавателями кафедры.

Сегодня на кафедре работает 20 преподавателей из которых 13 штатных, 5 совместителей  и 2 почасовика, 5 человек учебно-вспомогательного персонала, 25 сотрудников НИЧа, обучается  9 аспирантов и 13 магистрантов.