Keemia ja biotehnoloogia instituut moodustati TTÜ Loodusteaduskonnas 2017. aastal, asutajadirektoriks Ivar Järving. Instituut ühendas endas endise Keemiainstituudi ja Geenitehnoloogia instituudi Matemaatika-loodusteaduskonnast ning Toiduainete instituudi Keemia ja materjalitehnoloogia teaduskonnast.
Keemiainstituut — Järjepideva keemia ja keemiatehnoloogia õpetamise algusaastaks TTÜ-s tuleks pidada aastat 1919 ning kõrgkooli tasemel õpetamise alguseks aastat 1936. Alates 2002. aastast kuulus keemiainstituut Tallinna Tehnikaülikooli matemaatika-loodusteaduskonna koosseisu.
Geenitehnoloogia instituut — Geenitehnoloogia instituut asutati keskusena TTÜ Keemiateaduskonna juurde 1997. aastal. Keskus viidi 2002. aastal üle vastloodud TTÜ Matemaatika-loodusteaduskonda ning formeeriti ümber instituudiks.
Toiduainete instituut — Toiduteemaline õpe algas TTÜ-s 1956. aastal, kui tollases Tallinna Polütehnilises Instituudis asuti koolitama toidutööstuse tehnolooge. Viis aastat hiljem lisandus ühiskondliku toitlustamise tehnoloogia eriala.