الكيمياء العضوية الطبيعية هي دراسة تركيب وتركيب وبنية وخصائص المركبات العضوية الطبيعية. منذ بداية القرن العشرين وحتى الثلاثينيات، تم تحديد بنية السكريات الأحادية والأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات وحمض الكوليك البقري والكوليسترول وبعض التربينويدات والببتيدات والبروتينات؛ في الثلاثينيات إلى الأربعينيات من القرن العشرين، تم الانتهاء من دراسة تركيب بعض الفيتامينات والهرمونات الستيرويدية وبنية السكريات وتركيب بعض الهرمونات والفيتامينات الستيرويدية؛ في الأربعينيات إلى الخمسينيات تقريبًا، تم اكتشاف بعض المضادات الحيوية مثل البنسلين، وتم الانتهاء من تحديد البنية والتوليف؛ في الخمسينيات من القرن الماضي، تم الانتهاء من التوليف الكلي لبعض مركبات الستيرويد والقلويدات مثل المورفين، وتم الانتهاء من تخليق الببتيدات الصغيرة النشطة بيولوجيًا مثل الأوكسيتوسين، وتم تحديد التركيب الكيميائي للأنسولين، وتم اكتشاف البنية الحلزونية للبروتينات والبنية الحلزونية المزدوجة للحمض النووي؛ تم الانتهاء من التوليف الكلي للأنسولين وأليغنوكليوتيدات في الستينيات. وتم إجراء البروستاجلاندين من السبعينيات إلى أوائل الثمانينات، وفيتامين ب12، والتخليق الكلي لهرمونات فرمون الحشرات، وتحديد بنية الأحماض النووية والمايتانجينين وإكمال تركيبهما الكلي، وما إلى ذلك.
في التركيب العضوي، هو بشكل أساسي تخليق المركبات العضوية من مركبات أو عناصر بسيطة من خلال التفاعلات الكيميائية. في الثلاثينيات من القرن التاسع عشر، تم تصنيع اليوريا، وفي الأربعينيات - تم تصنيع حمض الأسيتيك. وبعد ذلك، تم تصنيع سلسلة من الأحماض العضوية مثل حمض الغلوكونيك، وحمض الستريك، وحمض السكسينيك، وحمض الماليك، وما إلى ذلك على التوالي؛ في النصف الثاني من القرن التاسع عشر، تم تصنيع مجموعة متنوعة من الأصباغ؛ في الأربعينيات من القرن العشرين، تم تصنيع المبيدات الحشرية DDT والفوسفور العضوي ومبيدات الفطريات العضوية الكبريتية ومبيدات الأعشاب والمبيدات الحشرية الأخرى؛ في بداية القرن العشرين، تم تصنيع 606 عوامل، وفي الثلاثينيات إلى الأربعينيات، تم تصنيع أكثر من 1000 سلفوناميد، يمكن استخدام بعضها كأدوية.