应用化学系（12系）创建于1982年，历经1997年化学与材料科学学院成立及后续学科发展，逐渐形成了以应用化学、环境化学、辐射化学、感光化学、材料化学等学科方向为主体的特色系。该系曾培养了包括杨培东、何川、段镶锋、殷亚东、孙玉刚、崔屹、黄昱等国际著名化学家在内的一大批优秀校友，具有广泛的国际知名度。2001年应当时的基础学科发展要求，应用化学系的学科方向分别并入化学系、高分子科学与工程系和材料科学与工程系。
随着国家战略需求和国际重大科学前沿的发展，逐渐凸显出发展以应用为导向的化学学科的重要性。根据校学科发展和人才培养的需要，2018年5月校长工作会议研究决定恢复应用化学系，包括能源化学、应用化学、环境工程、可再生清洁能源四个专业方向。未来将发展化学与能源、环境、化工、生物、电子、医学、药学等交叉的新兴学科，通过理工科融合，注重原始创新，催生变革性技术，为国家培养能源、环境、化工、电子和生命等相关应用领域的具有创新意识和实践能力的高素质创新型科研人才。
现有教职员工共40人，包括教授11人、特任教授8人、副教授和副研究员9人、特任副研究员10人、实验员2人。其中，中国科学院院士1人、教育部长江学者2人、国家杰出青年基金获得者5人、国家优秀青年基金获得者6人、长江计划青年学者2人。