1901年，雅各布斯·亨里克斯·范托夫(荷兰)：“发现了化学动力学法则和溶液渗透压”。
1902年，赫尔曼·费歇尔(德国)：“在糖类和嘌呤合成中的工作”。
1903年，斯凡特·奥古斯特·阿伦尼乌斯(瑞典)：“提出了电离理论”
1904年，威廉·拉姆齐爵士(英国)：“发现了空气中的惰性气体元素并确定了它们在元素周期表里的位置”。
1905年，阿道夫·冯·拜尔(德国)：“对有机染料以及氢化芳香族化合物的研究促进了有机化学与化学工业的发展”。
1906年，亨利·莫瓦桑(法国)：“研究并分离了氟元素，并且使用了后来以他名字命名的电炉”。
1907年，爱德华·比希纳(德国)：“生物化学研究中的工作和发现无细胞发酵”。
1908年，欧内斯特·卢瑟福(英国)：“对元素的蜕变以及放射化学的研究”。
1909年，威廉·奥斯特瓦尔德(德国)：“对催化作用的研究工作和对化学平衡以及化学反应速率的基本原理的研究”。
1910年，奥托·瓦拉赫(德国)：“在脂环族化合物领域的开创性工作促进了有机化学和化学工业的发展的研究”。
1911年，玛丽·居里(波兰)：“发现了镭和钋元素，提纯镭并研究了这种引人注目的元素的性质及其化合物”。
1912年，维克多·格林尼亚(法国)：“发明了格氏试剂”;保罗·萨巴捷(法国)：“发明了在细金属粉存在下的有机化合物的加氢法”。
1913年，阿尔弗雷德·维尔纳(瑞士)：“对分子内原子连接的研究，特别是在无机化学研究领域”。
1914年，西奥多·威廉·理查兹(美国)：“精确测定了大量化学元素的原子量”。
1915年，里夏德·维尔施泰特(德国)：“对植物色素的研究，特别是对叶绿素的研究”。
1916年，未颁奖。
1917年，未颁奖。
1918年，弗里茨·哈伯德国“对从单质合成氨的研究”。
1919年，未颁奖。
1920年，瓦尔特·能斯特(德国)：“对热化学的研究”。
1921年，弗雷德里克·索迪(英国)：“对人们了解放射性物质的化学性质上的贡献，以及对同位素的起源和性质的研究”。
1922年，弗朗西斯·阿斯顿(英国)：“使用质谱仪发现了大量非放射性元素的同位素，并且阐明了整数法则”。
1923年，弗里茨·普雷格尔(奥地利)：“创立了有机化合物的微量分析法”。
1924年，未颁奖。
1925年，里夏德·阿道夫·席格蒙迪(德国)：“阐明了胶体溶液的异相性质，并创立了相关的分析法”。
1926年，特奥多尔·斯韦德贝里(瑞典)：“对分散系统的研究”。
1927年，海因里希·奥托·威兰(德国)：“对胆汁酸及相关物质的结构的研究”。
1928年，阿道夫·温道斯(德国)：“对甾类的结构以及它们和维他命之间的关系的研究”。
1929年，阿瑟·哈登(英国)、汉斯·冯·奥伊勒-切尔平(德国)：“对糖类的发酵以及发酵酶的研究”。
1930年，汉斯·费歇尔(德国)：“对血红素和叶绿素的组成的研究，特别是对血红素的合成的研究”。
1931年，卡尔·博施(德国)、弗里德里希·贝吉乌斯(德国)：“发明与发展化学高压技术”。
1932年，欧文·兰米尔(美国)：“对表面化学的研究与发现”。
1933年，未颁奖。
1934年，哈罗德·克莱顿·尤里(美国)：“发现了重氢”。
1935年，弗雷德里克·约里奥-居里(法国)、伊伦·约里奥-居里(法国)：“合成了新的放射性元素”。
1936年，彼得·德拜(荷兰)：“通过对偶极矩以及气体中的X射线和电子的衍射的研究来了解分子结构”。
1937年，沃尔特·霍沃思(英国)：“对碳水化合物和维生素C的研究”;保罗·卡勒(瑞士)：“对类胡萝卜素、黄素、维生素A和维生素B2的研究”。
1938年，里夏德·库恩(德国)：“对类胡萝卜素和维生素的研究”。
1939年，阿道夫·布特南特(德国)：“对性激素的研究”;拉沃斯拉夫·鲁日奇卡(瑞士)：“对聚亚甲基和高级萜烯的研究”。
1940年，未颁奖。
1941年，未颁奖。
1942年，未颁奖。
1943年，乔治·德海韦西(匈牙利)：“在化学过程研究中使用同位素作为示踪物”。
1944年，奥托·哈恩(德国)：“发现重核的裂变”。
1945年，阿尔图里·伊尔马里·维尔塔宁(芬兰)：“对农业和营养化学的研究发明，特别是提出了饲料储藏方法”。
1946年，詹姆斯·B·萨姆纳(美国)：“发现了酶可以结晶”;约翰·霍华德·诺思罗普(美国)、温德尔·梅雷迪思·斯坦利(美国)：“制备了高纯度的酶和病毒蛋白质”。
1947年，罗伯特·鲁宾逊爵士(英国)：“对具有重要生物学意义的植物产物，特别是生物碱的研究”。
1948年，阿尔内·蒂塞利乌斯(瑞典)：“对电泳现象和吸附分析的研究，特别是对于血清蛋白的复杂性质的研究”。
1949年，威廉·吉奥克(美国)：“在化学热力学领域的贡献，特别是对超低温状态下的物质的研究”。
1950年，奥托·迪尔斯(西德)、库尔特·阿尔德(西德)：“发现并发展了双烯合成法”。
1951年，埃德温·麦克米伦(美国)、格伦·西奥多·西博格(美国)：“发现了超铀元素”。
1952年，阿彻·约翰·波特·马丁(英国)、理查德·劳伦斯·米林顿·辛格(英国)：“发明了分配色谱法”。
1953年，赫尔曼·施陶丁格(西德)：“在高分子化学领域的研究发现”。
1954年，莱纳斯·鲍林(美国)：“对化学键的性质的研究以及在对复杂物质的结构的阐述上的应用”。
1955年，文森特·迪维尼奥(美国)：“对具有生物化学重要性的含硫化合物的研究，特别是首次合成了多肽激素”。
1956年，西里尔·欣谢尔伍德(英国)、尼古拉·谢苗诺夫(苏联)：“对化学反应机理的研究”。
1957年，亚历山大·R·托德(英国)：“在核苷酸和核苷酸辅酶研究方面的工作”。
1958年，弗雷德里克·桑格(英国)：“对蛋白质结构组成的研究，特别是对胰岛素的研究”。
1959年，雅罗斯拉夫·海罗夫斯基(捷克)：“发现并发展了极谱分析法”。
1960年，威拉得·利比(美国)：“发展了使用碳14同位素进行年代测定的方法，被广泛使用于考古学、地质学、地球物理学以及其他学科”。
1961年，梅尔文·卡尔文(美国)：“对植物吸收二氧化碳的研究”。
1962年，马克斯·佩鲁茨英国、约翰·肯德鲁英国“对球形蛋白质结构的研究”。
1963年，卡尔·齐格勒(西德)、居里奥·纳塔(意大利)：“在高聚物的化学性质和技术领域中的研究发现”。
1964年，多萝西·克劳福特·霍奇金(英国)：“利用X射线技术解析了一些重要生化物质的结构”。
1965年，罗伯特·伯恩斯·伍德沃德(美国)：“在有机合成方面的杰出成就”。
1966年，罗伯特·马利肯(美国)：“利用分子轨道法对化学键以及分子的电子结构所进行的基础研究”。
1967年，曼弗雷德·艾根(西德)、罗纳德·乔治·雷伊福特·诺里什(英国)、乔治·波特(英国)：“利用很短的能量脉冲对反应平衡进行扰动的方法，对高速化学反应的研究”。
1968年，拉斯·昂萨格(美国)：“发现了以他的名字命名的倒易关系，为不可逆过程的热力学奠定了基础”。
1969年，德里克·巴顿(英国)、奥德·哈塞尔(挪威)：“发展了构象的概念及其在化学中的应用”。
1970年，卢伊斯·弗德里科·莱洛伊尔(阿根廷)：“发现了糖核苷酸及其在碳水化合物的生物合成中所起的作用”。
1971年，格哈德·赫茨贝格(加拿大)：“对分子的电子构造与几何形状，特别是自由基的研究”。
1972年，克里斯蒂安·B·安芬森(美国)：“对核糖核酸酶的研究，特别是对其氨基酸序列与生物活性构象之间的联系的研究”;斯坦福·摩尔(美国)、威廉·霍华德·斯坦(美国)：“对核糖核酸酶分子的活性中心的催化活性与其化学结构之间的关系的研究”。
1973年，恩斯特·奥托·菲舍尔(西德)、杰弗里·威尔金森(英国)：“对金属有机化合物，又被称为夹心化合物，的化学性质的开创性研究”。
1974年，保罗·弗洛里(美国)：“高分子物理化学的理论与实验两个方面的基础研究”。
1975年，约翰·康福思(英国)：“酶催化反应的立体化学的研究”。弗拉迪米尔·普雷洛格(瑞士)：“有机分子和反应的立体化学的研究”;
1976年，威廉·利普斯科姆(美国)：“对硼烷结构的研究，解释了化学成键问题”。
1977年，伊利亚·普里高津(比利时)：“对非平衡态热力学的贡献，特别是提出了耗散结构的理论”。
1978年，彼得·米切尔(英国)：“利用化学渗透理论公式，为了解生物能量传递作出贡献”。
1979年，赫伯特·布朗(美国)、格奥尔格·维蒂希(西德)：“分别将含硼和含磷化合物发展为有机合成中的重要试剂”。
1980年，保罗·伯格(美国)：“对核酸的生物化学研究，特别是对重组DNA的研究”;沃特·吉尔伯特(美国)、弗雷德里克·桑格(英国)：“对核酸中DNA碱基序列的确定方法”。
1981年，福井谦一(日本)、罗德·霍夫曼(美国)：“通过他们各自独立发展的理论来解释化学反应的发生”。
1982年，阿龙·克卢格(英国)：“发展了晶体电子显微术，并且研究了具有重要生物学意义的核酸-蛋白质复合物的结构”。
1983年，亨利·陶布(美国)：“对特别是金属配合物中电子转移反应机理的研究”。
1984年，罗伯特·布鲁斯·梅里菲尔德(美国)：“开发了固相化学合成法”。
1985年，赫伯特·豪普特曼(美国)、杰尔姆·卡尔(美国)：“在发展测定晶体结构的直接法上的杰出成就”。
1986年，达德利·赫施巴赫(美国)、李远哲(美国)、约翰·查尔斯·波拉尼(加拿大)：“对研究化学基元反应的动力学过程的贡献”。
1987年，唐纳德·克拉姆(美国)、让-马里·莱恩(法国)、查尔斯·佩德森(美国)：“发展和使用了可以进行高选择性结构特异性相互作用的分子”。
1988年，约翰·戴森霍费尔(西德)、罗伯特·胡贝尔(西德)、哈特穆特·米歇尔(西德)：“对光合反应中心的三维结构的测定”。
1989年，悉尼·奥尔特曼(加拿大)、托马斯·切赫(美国)：“发现了RNA的催化性质”。
1990年，艾里亚斯·詹姆斯·科里(美国)：“发展了有机合成的理论和方法学”。
1991年，理查德·恩斯特(瑞士)：“对开发高分辨率核磁共振(NMR)谱学方法的贡献”。
1992年，鲁道夫·马库斯(美国)：“对化学体系中电子转移反应理论的贡献”。
1993年，凯利·穆利斯(美国)：“发展了以DNA为基础的化学研究方法，开发了聚合酶链锁反应(PCR)”;迈克尔·史密斯(加拿大)：“发展了以DNA为基础的化学研究方法，对建立寡聚核苷酸为基础的定点突变及其对蛋白质研究的发展的基础贡献”。
1994年，乔治·安德鲁·欧拉(美国)：“对碳正离子化学研究的贡献”。
1995年，保罗·克鲁岑(荷兰)、马里奥·莫利纳(美国)、弗兰克·舍伍德·罗兰(美国)：“对大气化学的研究，特别是有关臭氧的形成和分解的研究”。
1996年罗伯特·柯尔(美国)、哈罗德·克罗托(英国)、理查德·斯莫利(美国)：“发现富勒烯”。
1997年，保罗·博耶(美国)、约翰·沃克(英国)、延斯·克里斯蒂安·斯科(丹麦)：“阐明了三磷酸腺苷(ATP)合成中的酶催化机理”。
1998年，沃尔特·科恩(美国)：“创立了密度泛函理论”;约翰·波普(英国)：发展了量子化学中的计算方法。
1999年，亚米德·齐威尔(埃及)：“用飞秒光谱学对化学反应过渡态的研究”。
2000年，艾伦·黑格(美国)、麦克德尔米德(美国)、白川英树(日本)：“发现和发展了导电聚合物”。
2001年，威廉·斯坦迪什·诺尔斯(美国)、野依良治(日本)：“对手性催化氢化反应的研究”;巴里·夏普莱斯(美国)：“对手性催化氧化反应的研究”。
2002年，约翰·贝内特·芬恩(美国)、田中耕一(日本)：“发展了对生物大分子进行鉴定和结构分析的方法，建立了软解析电离法对生物大分子进行质谱分析”;库尔特·维特里希(瑞士)：“发展了对生物大分子进行鉴定和结构分析的方法，建立了利用核磁共振谱学来解析溶液中生物大分子三维结构的方法”。
2003年，彼得·阿格雷(美国)：“对细胞膜中的离子通道的研究，发现了水通道”;罗德里克·麦金农(美国)：“对细胞膜中的离子通道的研究，对离子通道结构和机理的研究”。
2004年，阿龙·切哈诺沃(以色列)、阿夫拉姆·赫什科(以色列)、欧文·罗斯(美国)：“发现了泛素介导的蛋白质降解”。
2005年，伊夫·肖万(法国)、罗伯特·格拉布(美国)、理查德·施罗克(美国)：“发展了有机合成中的复分解法”。
2006年，罗杰·科恩伯格(美国)：“对真核转录的分子基础的研究”。
2007年，格哈德·埃特尔(德国)：“对固体表面化学进程的研究”。
2008年，下村脩(日本)、马丁·查尔菲(美国)、钱永健(美国)：“发现和改造了绿色荧光蛋白(GFP)”。
2009年，文卡特拉曼·拉马克里希南(英国)、托马斯·施泰茨(美国)、阿达·约纳特(以色列)：“对核糖体结构和功能方面的研究”。
2010年理查德·赫克(美国)、根岸英一(日本)、铃木章(日本)：“对有机合成中钯催化偶联反应的研究”。
2011年，达尼埃尔·谢赫特曼(以色列)：“准晶体的发现”。
2012年，罗伯特·莱夫科维茨布莱恩·克比尔卡(美国)：“对G蛋白耦联受体的研究”。
2013年，马丁·卡普拉斯(美国)、迈克尔·莱维特(英国)、亚利耶·瓦谢尔：给复杂化学体系设计了多尺度模型。
2014年，埃里克·白兹格(美国)、斯特凡·W·赫尔(德国)、威廉姆·艾斯科·莫尔纳尔(美国)：超分辨率荧光显微技术领域取得的成就。
2015年，托马斯·林达尔(瑞典)、保罗·莫德里奇(美国)、阿齐兹·桑贾尔(土耳其)：DNA修复的细胞机制研究。
2016年，让-彼埃尔·索瓦(法国)、詹姆斯·弗雷泽·司徒塔特(英/美)、伯纳德·费林加(荷兰)：分子机器的设计和合成 。
2017年，雅克·杜波切特(瑞士)、阿希姆·弗兰克(德国)、理查德·亨德森(英国)：开发冷冻电子显微镜用于溶液中生物分子的高分辨率结构测定。
2018年，奖项的一半授予美国科学家阿诺德(Frances H. Arnold)，表彰她实现了酶的定向演化；另一半授予给美国科学家史密斯(George P. Smith)和英国科学家温特(Gregory P. Winter)，表彰他们实现了多肽和抗体的噬菌体呈现技术。
2019年，美国得州大学奥斯汀分校John B Goodenough教授、纽约州立大学宾汉姆顿分校M.stanley Whittlingham教授和日本化学家Akira Yoshino，以表彰其在锂离子电池的发展方面作出的贡献。
2020年，法国和美国科学家Emmanuelle Charpentier、Jennifer A. Doudna获奖，以表彰她们“开发出一种基因组编辑方法”。
