Chemical Brothersi lugu algab Manchesterist aastal 1989, mil Tom ja Ed istusid veel üksteise kõrval ajaloo kursusel. Nad said kiiresti sõpradeks kuna mõlemale meeldis hiphop, house, techno ja ameerikalik rock'n'roll. Loengute vaheajal käisid nad Eastern Bloc'is, kus kohtusid pargis Justin Robertsoniga. Justin rääkis neile pidudest ning nad hakkasid käima klubides ja avastasid, et samasugust elu elavad paljud, kes käivad nende kursusel.

Aastal 1991 alustasid Tom ja Ed DJ-dena klubis Naked Under Leather. Nad võtsid omale nimeks The Dust Brothers- austusest oma lemmik albumi, Beastie Boys'i "Paul's Boutigue", produtsentide vastu. Nad tundsid suurt rõõmu oma tööst, sest said lasta muusikat, mis neile meeldis. Aga neil muutus järjest raskemaks leida sobivaid lugusid, mida pidudel mängida ning nii otsustati ise muusikat tegema hakata. Inspiratsiooni saadi oma lemmikmuusikast. Nad leidsid, et ümberringi on vähe salvestisi hea rütmi, kõva bassi ja sireenidega. Nüüd pandi see kõik kokku ja tulemuseks oli nende esimene lugu "Song To The Siren". See valmis Tomi magamistoas, kasutades Hitachi Hi-Fi-d, samplerit, süntesaatorit ja arvutit. Nende loost sattus vaimustusse Andy Weatherall ja ta litsenseeris selle plaadifirmas Junior Boy's Own.

Aastal 1993 lõpetasid mehed ülikooli ja kolisid Londonisse. Nad hakkasid tegema remikse enda lugudele ja ka teiste bändide lugudele. Peale selle alustasid nad plaadikeerutamist Soho's Job Club'is. 1994. aastal tegid nad oma järgmise loo "Chemical Beats". Nad mängisid seda Job Club'is ja rahvas oli sellest vaimustuses. Paljud teised DJ-d tulid ja küsisid: "Vau, mis see veel oli?" Nüüd lasid Dust Brothersi lugusid juba kõik DJ-d oma pidudel. Koos Weatherall'iga andsid nad välja kaks järgmist plaati: "14th Century Sky" ja "My Mercury Mouth". Peale seda hakkas neile tulema ridamisi remikside pakkumisi bändidelt The Charlatans, Primal Scream ja The Prodigy. Ja siis küsis Steve Hall (Junior Boy's Own'i omanik): "Kas teeme nüüd albumi?" Ed ja Tom olid vaimustuses, nad polnud kunagi mõelnud sellest, et lasta välja oma album.

Ent 1995 algasid jamad. Kõigepealt otsustas õige Dust Brothers, et nad tahavad nime tagasi. Mais registreeriti Virgin Records'is The Chemical Brothers. Nüüd läks vaidluseks Junior Boy's Owni ja Virgini vahel, kuidas teha ühine leping albumi välja andmiseks. Samal ajal alustasid vennad üles astumist klubis Heavenly Sunday Social ja andsid välja singli "Leave Home", mis jõudis Top20-sse.

Chemical Brothersi debüütalbum "Exit Planet Dust" ilmus juunis. Album iseloomustab hästi Chemical Brothersi muusikat - luidpurustavad rütmid, kosmoseelukate hääled ja muud lühikesed segased helid ning loomulikult sireenid. Nad on välja töötanud uskumatu kombinatsiooni hiphop'i, house'i, techno, rock'n'roll'i ja acid'i vahel. Bänd alustas ka Ameerika vallutamist. Nende albumit müüdi USAs esimesel aastal üle 150 000.

Kui "Exit Planet Dust" välja tuli, siis paljud kriitikud ütlesid, et see ei tasunud seda rabelemist ära. Kuid vennad kohtasid pärast esinemist Clastonbury festivalil Noel Gallagheri Oasisest ja ta ütles: "Oh, teie album on lahe". Tomi ja Edi jaoks oli see ainus arvamus, mida nad vajasid. Noel ütles veel, et nad peaksid koos midagi tegema. Peale seda töötasid Tom ja Ed pikka aega selle loo muusika tegemisega, mõeldes ise, et vaevalt see kunagi tõeks saab, et nad teevad kunagi midagi koos Noeliga. Kuid see sai tõeks. "Setting Sun" lindistati juba novembris 1995, kuid selle ilmumine venis lahkhelide tõttu Sony ja Virgin Recordsi vahel. Enamuse 1996. aastast tegelesid Tom ja Ed teise albumi valmistamisega. Laupäeviti töötasid nad DJ-na klubis Heavenly Sunday Social ja täitsid selle iga nädal oma poolehoidjatega.

Oktoobris 1996 algas Chemical Brothersi ajaloos uus ajajärk. Lõpuks ilmus nende singel "Setting Sun", mis sisenes edetabelitesse kõige lugupeetavamalt kohalt- esimeselt. Bänd läks Briti turneele (neli kontserti, mis müüdi kohe välja) ja siis valmistati ette tagasiminekut Ameerikasse. Kevadel 1997 ilmus teine album "Dig Your Own Hole". Sellele järgneb kohe aastakümne üheks parimaks nimetatud singel "Block Rockin' Beats", mis järgides eeskuju läheb kohe edetabelites esimesele kohale. Sama teeb ka "Dig Your Own Hole". Album on lähenenud peaaegu plaatina staatusele Suurbritannias ja kogu maailmas on seda müüdud 1,4 milj. koopiat. Ansambel sai ka mitmeid auhindu. "Block Rockin' Beats" võitis Ameerikas Grammy kui parim instrumentaalne roki pala. "Exit Planet Dust" ja "Dig Your Own Hole" on siiamaani ammendamatu varasalv kõigile, kelle igapäevaste tööülesannete hulka kuulub action-filmide ja märuliseriaalide varustamine heliga.

1998. aastal anti välja kaks singlit: "Elektrobank" ja "The Private Psychedelic Reel". Veel andsid nad välja kogumiku "Brothers Gonna Work It Out". Sellel on nende oma lugusid, remikse ja suur hunnik teiste bändide lugusid. Plaadi parimad on eksootilised vinüülshokid 70-80-ndatest, mis on Vendadele ei tea kust pihku jäänud.1999 aasta juunis ilmus neilt kolmas album "Surrender", millele eelnes mai keskel singel "Hey Boy Hey Girl". See album oli veelgi parem kui kaks eelmist ning algas võimsate avalöökidega loos “Music Response” ning menu jätkus pikas saagas “Out Of Control”, aga siin ei puudunud ka aeglasemad lood nagu “Let Forever Be”. Album oli 1999 aasta Inglismaa kõige parem album üldse ning seda hinnati kõrgelt üle terve maailma. Ometi oli tegu juba teistsuguse muusikaga ning plaat polnud hakitud üksikute tantsusaalihittide kogumikuks.

Aasta 2000 möödus Chemical Brothersil vaikselt ning mehed sulgusid tervelt 18neks kuuks stuudiosse et naaseda üldsuse ette uskumatult uudse singliga 10.septembril 2001. Selleks singliks oli muidugi tehnomaailma võidukäiku ülistav “It Began In Afrika”, mis maandus ladusalt edetabelite esikümnesse üle Euroopa. Ometi andis see singel väga vähe maiku uuest neljandast LPst ning alles 14.jaanuaril 2002 ilmunud teine singel “Star Guitar” üllatas pehme võluva soundiga. Siin ei puudunud loomulikult pikad monotoonsed saatebassid ent meeldivaks tegid loo hoopis uudsena mõjuvad kitarririhvid.

28.jaanuaril jõudis lõpuks müügile kauaoodatud LP “Come With Us”, mis sisaldas 10 uut lugu ja plaat oli täiesti kuulatav tervik koos mitmete külalisesinejatega ning sisaldas ootuspärast uudset psühhokinodest tuntud elektrot kuni puhta housemusani välja. Juba plaadi ava-nimilugu haarab sind kaasa Chemicalsi uude maailma – hoopis optimistlikumasse ja samas futuristlikumasse. Pulseerivatest elektrobiitidest on vast kõige ehedam lugu “Hoops” ning mutantdiscot esindav “Denmark”. Albumi parimaks looks võib lugeda ehk aga viimast ligi 8 minuti pikkust Richard Ashcrofti vokaalidega lugu “The Test”, mis paneb tõesti mehe ja muusika tõsiselt proovile.

15.septembril 2003 andis The Chemical Brothers välja uue singli “The Golden Path“, millel lööb kaasa veel The Flaming Lips. Singlil kõlab veel teinegi uus lugu Nude Night ning kolmandana The Golden Path (Ewan Pearson Extended Vocal). 22.septembril ilmub ansambli 2LP nimega “Singles 1993-2003“, mis annab ajaloolise ülevaate bändi arengust ja muusikalistest mõjutustest kümne aasta vältel.

Tom ja Ed esimene uus singel 'Galvanize' tuli 17.jaanuaril 2005 ning sellel laulab Q-Tip. Stuudioalbum nimega 'Push the Button' järgnes nädal hiljem ning teine singel 'Believe' ilmus 18.aprillil 2005. Kolmas singel 'The Boxer' ilmus 11.juulil 2005.

Veebruaris 2006 nimetati Grammy auhindade jagamisel parimaks tantsumuusikahitiks Chemical Brothersi "Galvanize" ning elektroonilise muusika kategoorias võidutses sama bändi album "Push The Button".

2007 aasta suvel naasis bänd kauaoodatud uue albumiga ‘We Are The Night’. Albumi esiksingel ”Do It Again” featuring Ali Love oma geniaalse videoga vallutas juunis 2007 muusikakanalid üle maailma. Heliplaat ise ilmus 04.juulil 2007. Lõuna-Londoni pommivarjendis salvestatu on härrade kuues kauamängiv, täis eufoorilisi meloodiaid ja huvitavaid retki mitmekülgsete biitide ja helide maailma. Uuel albumil saab taaskord tõdeda Chemical Brothersi meisterlikus oskuses ühendada geniaalselt elektropopi soundi külalisesinejate vokaalidega. Kena albumi üks naljakaimaid lugusid "The Salmon Dance" ilmus järgmise singlina augustis.

07.juulil 2008 esines duuo Riias Olympic Skonto Hallis. Tegemist oli bändi esimese esinemisega Ida-Euroopas. The Chemical Brothersi kontserti on tituleeritud muusikatööstuse üheks võimsamaks showks. Juulis esilinastus ka video uuele singlile "Midnight Madness", mis pärineb duubelplaadilt "Brotherhood". Parimaid lugusid sisaldav album ilmus 01.septembril 2008 ning 15 loo seas oli uuena veel "Keep My Composure" koos Spank Rockiga. Special edition sisaldas endas üht albumit, kus vaid piiratud koguses tehtud ekserimentaalsed promosinglid “Electronic Battle Weapons 1-9”, esimeste “Electronic Battle Weapons” lugude ilmumisest on möödaas juba üle kümne aasta.

Bändi järgmine stuudioalbum kandis nime "Further" ning ilmus 07.juunil 2010. Esimeseks singliks oli "Swoon". 90-ndate viimased allesjäänud suured klubikultuuri hoidjad ei lasknud lippu langeda ka siin.

The Chemical Brothers komponeeris filmimuusika Joe Wright actionfilmile "Hanna", mis esilinastus aprillis 2011. 20 lugu sisaldav 50 minutiline soundtrack tuli cd-na müügile 15.juunist 2011. "Hanna's theme" vokaale esitab Stephanie Dosen.

26.jaanuaril 2012 esilinastus ansambli kontsertfilm "Don’t Think" korraga 20s linnas üle maailma. Salvestis võeti üles Jaapanis Fuji Rock festivalil 31.juulil 2011 Adam Smith juhtimisel. DVD saabus müügile 26.märtsil.

2012 aasta Londoni Olümpiamängude ametlikuks looks oli ka Chemical Brothers looming "Theme for Velodrome", mis kõlas jalgrattaspordi võistluste kuuel päeval.

13.mail 2013 avaldas Tom Rowlands EP "Through Me / Nothing But Pleasure".

20.oktoobril 2014 mängis BBC Radio 1 esmakordselt Chemical Brothers uut lugu “This Is Not a Game” (featuring Lorde & Miguel). Muusika pärineb filmi “The Hunger Games: Mockingjay – Part 1", mille soundtrack ilmus 17.novembril.

The Chemical järgmise plaadi singlit “Sometimes I Feel So Deserted" esitleti 23.aprillil ning 4.mail tuli Michel Gondry lavastatud video singlile "Go". Järgmise loona esitleti 22.juunil “Under Neon Lights” ft. St Vincent ning 4.juulil avaldati "EML Ritual" ft. Ali Love.

The Chemical Brothers kaheksas stuudioalbum “Born In the Echoes” ilmus 17.juulil 2015. Plaadist sai bändile kuues UK #1 31.juulil.

“Sometimes I Feel So Deserted" muusikavideo lavastas Ninian Doff ning see tuli avalikuks 17.augustil 2015. 3.septembril avaldas 9-minutilise remiksi loost Skream.

25.jaanuaril 2016 tuli muusikavideo loole “Wide Open”.

4.novembril 2016 ilmus bändilt tantsuline digisingel “C-H-E-M-I-C-A-L”. Adam Smith ja Marcus Lyall loodud videot esitleti 11.novembril.

27.septembril 2018 ilmus The Chemical Brothers singel "Free Yourself". Loo muusikavideo, mida valmistati ette 8 kuud, avaldati 14.novembril.

7.jaanuaril andis The Chemical Brothers välja singli "MAH" ning 1.veebruaril järgnes lugu "Got To Keep On" ning 7.märtsil "We've Got To Try".

Duo üheksas stuudioalbum "No Geography" ilmus 12.aprillil 2019, väljaandjaks Astralwerks. Plaadil kõlab 10 lugu, millest paljudel aitas kaasa Norra laulja Aurora. Avaloos "Eve of Destruction" osales Jaapani räppar Nene.

26.jaanuaril 2020 võitis The Chemical Brothers Grammy auhinnad kategooriates Best Dance/Electronic Album ja Best Dance Recording.

The Chemical Brothers lugu "Catch Me I'm Falling (Losing You Mix)" kõlas 12.juunil 2020 ilmunud heategevuskogumikul "CARE4LIFE", mis avaldati London labeli Above Board Projects' Bandcampis.

23.aprillil 2021 avaldas The Chemical Brothers singli “The Darkness You Fear”.

Albumi "Dig Your Own Hole" 25. sünnipäevaks ilmus 29.juulil 2021 viie lisalooga anniversary edition.

17.märtsil 2023 ilmus The Chemical Brothersilt jõuline singel "No Reason".

28.juunil tuli The Chemical Brothers lagedale rave-rock singliga “Live Again", vokaalidel prantslane Halo Maud.

The Chemical Brothers 10-s stuudioalbum "For That Beautiful Feeling" tuli välja 8.septembril ning sisaldab 11 lugu. Singlitena on avaldatud "The Darkness That You Fear", "No Reason" ja "Live Again". 21.augustil avaldati “Skipping Like A Stone” Featuring Beck.