Кафедра біохімії відкрита на хімічному факультеті в 1965 році з ініціативи першого ректора університету, академіка АН УРСР, доктора хімічних наук, професора Л.М. Литвиненко та доктора біологічних наук, професора Є.Х. Іваненко. У різні роки завідувачами кафедри були: доктор хімічних наук, професор В.А. Дадалі (1965-1987 рр.), доктор хімічних наук, професор О. Г. Гершиков (1987-1990 рр.), член-кореспондент НАН України, доктор хімічних наук, професор А.Ф. Попов (1991-2001 рр.), доктор хімічних наук, професор О.М. Шендрик (з 2001 р.).

Кафедра була заснована одночасно з перетворенням Донецького педагогічного інституту в Донецький державний університет, але тільки в 1976 році стала самостійним підрозділом у рамках хімічного факультету та університету, хоча вже в 1965 році був зроблений перший набір студентів на спеціальність “Біохімія”, а в 1970 році - перший випуск фахівців біохіміків.

Кафедра біохімії з самого початку була і залишається унікальною як з напрямку підготовки, так і по своєму викладацькому складу. По-перше, вона є кафедрою біологічної хімії, що базується на хімічному факультеті університету, чого не було як у СРСР, так немає й зараз у державах СНД. Традиційно кафедри біохімії розташовуються на біологічному факультеті. По-друге, цікавий і нетрадиційний якісний склад викладачів: із самого початку вони є представниками різних наукових шкіл і наукових напрямків. Засновники кафедри - академік Литвиненко Л.М., представник Харківської наукової школи, а Іваненко Є.Х. - професор Ленінградського університету. З перших років утворення кафедри біохімії та у наступні роки на ній працювали: перший завідувач кафедрою, зараз доктор хімічних наук, професор Дадалі В.А., випускник фармакологічного факультету 2-го Московського медичного інституту; доцент, кандидат біологічних наук Пандакова В.М. і доктор хімічних наук, професор (надалі завідувач кафедрою біохімії) Гершиков О.Г. - випускники хімічного факультету МГУ. Асистенти - Соколенко В.А., кандидат хімічних наук, закінчив Ленінградський університет, Цупило І.О. - випускниця хімічного факультету Ростовського університету; доценти - кандидати хімічних наук Малєєва Н.Т. (Дніпропетровський університет, хімічний факультет) і Косминін В.В., випускник хімічного факультету університету в Душанбе; кандидат медичних наук Горбачов А.А., випускник лікувального факультету Донецького медичного університету; кандидат хімічних наук Костін А.І., випускник хімічного факультету Донецького державного університету. З 1989 року асистентом кафедри біохімії працює випускниця кафедри (захистила кандидатську дисертацію в 2002 році) Баранова О.В. З 1991 року завідувачем кафедри був і залишається в цей час її професором член-кореспондент НАН України, доктор хімічних наук Попов А.Ф., випускник хімічного факультету Харківського університету. З 2001 року кафедрою біохімії завідує доктор хімічних наук, професор Шендрик О.М., випускник 1973 року хімічного факультету Донецького державного університету. У січні 2002 року професор Шендрик О.М. обирається деканом хімічного факультету Донецького національного університету. У різні часи на кафедрі біохімії працювали: доктор хімічних наук професор Олійник М.М., нині завідувач кафедри органічної хімії та кандидат хімічних наук, доцент Савченко А.С., тривалий час займав посаду проректора з міжнародних зв'язків Донецького державного університету - випускники хімічного факультету Харківського університету. На посаді асистента кафедри біохімії працював Шарій М. Б., що закінчив МГУ за фахом математичні методи аналізу в хімії.