◆基团论的诞生
基团论认为在众多的有机化合物分子中存在一些化学性质相当稳定的原子团——基团，有机化合物是由这些基团组合而成；在一般的有机反应中这些基团不变，只是发生基团间的重新组合。拉瓦锡就曾认为有机酸都是由碳氢组成的酸基原子团与氧原子结合而成的。盖一吕萨克在研究氰化物时发展了基团的概念。他明确指出，“基团”就是作为整体参加反应的原子团。贝采利乌斯则将电化二元论推广到有机化学中，认为含氧有机化合物都是复合基团的氧化物，他把有机酸视为荷负电的氧化物；把醇类视为荷正电的氧化物；把酯类描述为盐的形式。但是在很多情况下(例如糖类)，很难判定它们是由哪些基团组成的。
1810～1820年间，有机化学家们专注于判断哪些是在一般化学反应中不发生变化的复合基团。他们尽可能地把各种有机反应与无机反应对应起来认识。到了1837年，基团论及有机化合物与无机化合物的类比关系得到了普遍的承认。基团理论在当时归纳了一些有机化学的事实，解释了一些有机反应，为有机化学的系统化起到了一定作用。但它没有揭示有机化合物的本质。
◆煤焦油染料工业的开创者——霍夫曼
霍夫曼(1818～1892)是德国有机化学家。霍夫曼最先将实验教学介绍到英国，并培养了珀金和弗兰克兰等著名化学家。
霍夫曼的研究范围非常广泛。最初研究煤焦油化学，在英国期间解决了英国工业革命中面临的煤焦油副产品处理问题，开创了煤焦油染料工业。珀金在他的指导下于1856年第一次合成了人造染料苯胺紫，他本人合成了品红，从品红开始，合成一系列紫色染料，称“霍夫曼紫”。回国后发展了以煤焦油为原料的德国染料工业。他在有机化学方面的贡献也很多。
霍夫曼在化学理论方面，于1849年最先提出“氨型”的概念，成为后来“类型说”的基础。他提出胺类是由氨衍生而来的，其中氢原子为烃基取代而成。伯、仲、叔胺由此命名。他发现了季铵盐，指出氢氧化四乙铵为强碱性。
◆价键理论的创始人——凯库勒
凯库勒(1829～1896)是德国化学家。1850～1858年期间，有机化学处在比较混乱的状态。虽然某些化学家已提出一些概念，列出了一些结构式，但多属不真实的假设。多数化学家不能理解为什么有机化合物中竟能集合那么多碳原子。
1857年，凯库勒提出碳是四价的；1858年进一步提出，碳原子间可以相连成链状的学说。这就开辟了理解脂肪族化合物的途径。1865年凯库勒提出了苯的环状结构学说苯的结构可想像为6个链形碳原子闭合而成，于是打开了芳香族化学的大门。由于凯库勒的价键理论被应用到许多其他有机化合物的研究中，19世纪中叶，不仅有机化学在理论上取得了蓬勃的发展，并且还在德国建立起了庞大的有机化学工业，特别是染料及制药工业。
凯库勒写了不少有机化学教科书(1861～1887)，主要有《有机化学教科书》、《有机化合物结构研究》等。
1852年，英国化学家弗兰克兰通过研究意识到某些元素在有机化合物中表现出一定的“饱和力量”，并把这种想法推广到无机化学领域，发现“各种元素的原子在形成化合物时总是倾向于与确定数目的其他原子结合，而当处在这种比例中时，其化学亲合力得到最好的满足”。虽然他当时没有写出正确的化学式，但已初步有了原子价的概念。
◆原子价概念的提出
1857年，凯库勒通过对一系列化学反应的归纳，进一步提出：“化合物的分子由不同原子结合而成，某一原子与其他元素的原子或基团相化合的数目取决于它们的亲合力单位数。”“亲合力单位数”也就相当于现在所说的原子价。他又根据沼气型化合物得出结论：碳原子与四原子的氢或两原子的氧是等价的。他的碳四价学说对有机结构理论的形成起了重要作用。
◆有机化学结构的重大发展——立体化学
1848年，法国化学家巴斯德在研究酒石酸盐旋光性的过程中提出它的半面晶态与旋光性之间存在一定的关系。1863年，德国化学家威斯利采努斯证明，肌肉乳酸和发酵乳酸有相同的化学组成和结构式，但前者为右旋物质，后者无旋光性，他认为“这种差别只可能是由于原子在空间有不同的排布”。
1874年，荷兰化学家范托夫和法国化学家勒贝尔分别独立地提出了碳原子四面体构型学说：化学结构式还不足以全面体现出异构现象的各个方面。1885年，德国化学家拜耳又根据碳原子的四面体构型推断出三元、四元、五元碳环化合物的不稳定性，提出了“张力学说”。1890年，萨克斯又针对六元碳环环己烷的稳定性，提出无张力的船式构象和椅式构象的设想(直到1908年才由德国人莫尔所证实)，进一步提出了无张力环理论，推动了立体化学的发展。
◆诺贝尔化学奖的首创获得者——范托夫
范托夫(1852～1911)是荷兰化学家。范托夫因发现化学动力学和渗透压某些定律而于1901年获得第一个诺贝尔化学奖。
1874年，范托夫在研究有机化合物的三维空间结构(立体化学)时，与勒贝尔各自独立地发表了一个碳原子具有四面体结构的概念，碳原子的四个价键指向四面体的四个顶端。在这个概念的基础上开辟了立体化学的新篇章，在整个化学领域内起着极为重要的作用。他解开了某些有机化合物具有光学活性的奥秘，提出了分子内部存在不对称因素，从而解释了这类化合物能使平面偏振光旋转的原因。
范托夫还研究了渗透压现象。他发现溶解在溶液中的物质的渗透压与理想气体的压力相似，遵循同样的定律。1884年他发表了《化学动力学研究》论文，其中包含化学热力学的原理。他推导出反应速率的公式，从而可以测定反应的级数。他还将热力学应用于化学平衡，并提出了近代化学中亲和力的概念。1886年他发表了稀溶液理论，说明在稀溶液中分子的运动与气体之间的相似性。