Das anhaltende Wachstum der deutschen Industrie und Wirtschaft ab Mitte des 19. Jahrhunderts wirkte sich auch auf die Konsumgüterproduktion aus. Aufgrund der allmählich wachsenden Kaufkraft ab den 1860er Jahren erhöhte sich die Nachfrage nach farbigen Textilgütern, die mit der Mechanisierung der Textilindustrie auch befriedigt werden konnte. Der steigende Bedarf an Farbstoffen konnte mit Naturfarbstoffen allein jedoch nicht mehr abgedeckt werden. In England, dem Mutterland der Textilindustrie, gelang es 1856 dem 18jährigen Londoner Studenten William H. Perkin (1838-1907) den künstlichen Farbstoff "Mauvein" aus Steinkohleteer herzustellen. Danach wurden in kurzer Zeit eine Vielzahl von unterschiedlichen Farben auf der Basis von Teer produziert und die Farbenindustrie entwickelte sich schnell zu einem ertragreichen Geschäft auch über Großbritannien hinaus.
In Deutschland erkannte der Goldschmied Friedrich Engelhorn früh das wirtschaftliche Potential der Erfindung Perkins. Seit 1848 Mitinhaber einer Leuchtgasfabrik wusste er, dass bei der Herstellung des Leuchtgases als Abfallprodukt Steinkohleteer entsteht, der nun als Rohstoff zur Herstellung synthetischer Farbstoffe dienen konnte. Er gründete 1861 zunächst eine an die Leuchtgasfabrik angeschlossene Teerfarbstofffabrik, in der aus Bestandteilen des Steinkohleteers ein roter Farbstoff hergestellt wurde. Doch er plante ein Unternehmen, das nicht nur Abfallprodukte verwertete, sondern die gesamte Herstellung von den Ausgangsstoffen über Vor- und Zwischenprodukte bis hin zu den Farbstoffen leistete. Gemeinsam mit den Chemikerbrüdern August Clemm (1837-1910) und Carl Clemm (1836-1899) gründete er 1865 die Badischen Anilin- und Sodafabrik (BASF). Da sich der Rhein durch die wachsende Dampfschifffahrt zu einem zentralen Verkehrsweg entwickelte, stellte das badische Mannheim einen idealen Unternehmenssitz dar. Nach dem gescheiterten Erwerb eines Fabrikgeländes und unterstützt von der bayerischen Regierung siedelte das junge Unternehmen seine Produktionsstätten auf der gegenüberliegenden Rheinseite in Ludwigshafen an.
Die BASF entwickelte sich rasant. Startete das Unternehmen im Gründungsjahr 1865 noch mit 30 Arbeitern, konnte es sich auf der Weltausstellung in Paris 1900 bereits als eines der größten chemischen Unternehmen der Welt mit 6.700 Mitarbeitern präsentieren. Knapp 13 Jahre später wurden über 10.000 Mitarbeiter beschäftigt. Wie auch die Unternehmer Werner von Siemens und Alfred Krupp sorgte die BASF bereits kurz nach ihrer Gründung für sozialere Arbeits- und Lebensbedingungen ihrer Arbeiter: Das Unternehmen baute Wohnhäuser oder Erholungsstätten für Werksangehörige, führte eine Arbeiter-Pensions-Anstalt ein und veranstaltete große Kultur-, Sport- und Freizeitprogramme. Damit sollte einerseits die Bindung der teilweise hochqualifizierten Arbeiter an die Firma erhöht sowie gleichzeitig der Einfluss der Arbeiterbewegung in den Betrieben vermindert werden.
In der Anfangsphase der BASF konnten sich die ersten Teerfarbstoffe aufgrund zu schlechter Qualität noch nicht endgültig gegen die herkömmlichen Naturfarbstoffe durchsetzen. Zur Optimierung des Herstellungsverfahrens richtete das Unternehmen 1868 ein Forschungslabor ein. Die erste industrielle Synthetisierung eines natürlichen Farbstoffes gelang schließlich im folgenden Jahr. Zunächst in den Farben Rot und Gelb produziert, wurde dieser zu einem Verkaufserfolg. Nach langer Forschung gelang es der BASF 1897 als weltweit erstem Unternehmen, die dritte Grundfarbe, das Indigoblau, synthetisch herstellen. Zusätzlich hatte die BASF, die in unmittelbarer Konkurrenz zur Leverkusener Bayer AG oder der Berliner Agfa AG stand, bereits in den 188er Jahren begonnen, neue Geschäftsfelder zu erschließen. Neben Bereichen der Hochdrucktechnik entwickelte das Ludwigshafener Unternehmen ein neues Verfahren zur industriellen Herstellung von Schwefelsäure.
Zugleich arbeiteten die Wissenschaftler der BASF daran, einen chemischen Ersatz für das aus Chile importierte Salpeter herzustellen. Das südamerikanische Land besaß um 1900 das weltweite Monopol für diesen wichtigen Ausgangsstoff, der unter anderem zur Herstellung von Schießpulver und Düngemitteln diente. Einen Durchbruch bei der synthetischen Herstellung von Salpetersäure erreichte die BASF mit dem Haber-Bosch-Verfahren: Der Chemiker Fritz Haber entwickelte 1908 ein Verfahren zur Stickstoffbindung durch Synthese von Wasserstoff und Luftstickstoff zu Ammoniak. Als eine wichtige Grundchemikalie diente dieser bei der Herstellung von Salpetersäure oder Stickstoffdünger. Der erst 34jährige, unerfahrene Ingenieur Carl Bosch konnte für BASF die so genannte Ammoniak-Synthese in den folgenden Jahren zur industriellen Produktion weiterentwickeln. Die erste Ammoniaksynthese-Anlage der Welt wurde schließlich durch das Unternehmen 1913 in Oppau Nahe Ludwigshafen in Betrieb genommen. Sie produzierte zunächst jährlich 7,2 Tonnen Ammoniak. Bereits 1914 erreichte das Werk eine Kapazität von 40 Tonnen täglich.
Mit Eintreten des Rohstoffmangels während des Ersten Weltkriegs erkannte die Kriegsrohstoffabteilung unter der Leitung von Walther Rathenau, dass die Herstellung der für die Munitionsproduktion unerlässlichen Salpetersäure eines der dringlichsten Probleme war. Die Mitarbeiter des Ammoniakwerks in Oppau wurden noch 1914 wieder aus dem Wehrdienst entlassen, um die zwischenzeitlich eingestellte Ammoniakproduktion wieder aufzunehmen. Da die Ammoniakanlage in Oppau den Bedarf bald nicht mehr decken konnte, eröffnete die BASF im April 1917 in Leuna ein zweites Werk. In den letzten Kriegsjahren produzierte beide Werke zusammen 90.000 Tonnen Salpetersäure. Dies entsprach etwa 25 Prozent des aus Chile exportierten Salpeters. Neben der Herstellung von Salpetersäure arbeiteten die BASF und die übrigen Chemiekonzerne auch in anderen Bereichen mit der Obersten Heeresleitung (OHL) zusammen. So wurden eigentliche Abfallprodukte wie Chlor während des Krieges gezielt als Giftgase hergestellt und mit verheerender Wirkung eingesetzt. Bei der Herstellung von chemischen Ersatzstoffen wurden bis zum Ende des Krieges 60.000 hauptsächlich belgische Zwangsarbeiter eingesetzt, auch in den Fabriken der BASF.
Die bedeutende Stellung der deutschen Chemieindustrie auf dem Weltmarkt endete mit dem Ersten Weltkrieg. Ausländische Fabriken, Beteiligungen oder Niederlassungen der Firmen wurden beschlagnahmt und im Ausland angemeldete Patente konfisziert. Von der Besetzung der linksrheinischen Gebiete durch Frankreich waren auch die Fabrikanlagen der BASF in Ludwigshafen betroffen. Ein vollständiger Abbau der Produktionsstätten konnte jedoch verhindert werden. Wie auch andere Wirtschaftszweige mussten die Chemieunternehmen gemäß des Versailler Vertrags bis zu 50 Prozent ihrer jährlichen Produktion als Reparationszahlungen abliefern. Die stagnierende deutsche Industrie und Wirtschaft der Weimarer Republik machte eine wirtschaftliche Erholung und Rückkehr zur Vorkriegsproduktion zusätzlich schwierig. Diese konnte erst wieder mit dem strategischen Zusammenschluss deutscher Chemieunternehmen in der Gründung der Interessengemeinschaft Farbenindustrie Aktiengesellschaft (IG Farben) am 2. Dezember 1925 in Frankfurt am Main erreicht werden, an der die Unternehmen BASF, die Farbwerke Hoechst AG, die Bayer AG, die Agfa AG, Griesheim Elektron und Weiler-ter-Meer beteiligt waren. Die IG Farben war mit über 80.000 Mitarbeitern im Jahr 1925 auf Anhieb das größte Chemieunternehmen der Welt.
