Natomiast w 1828 Friedrich Wöhler przeprowadził syntezę mocznika, będącego składnikiem moczu z wykorzystaniem cyjanianu amonu NH4OCN. Reakcja ta stanowiła punkt zwrotny w historii chemii organicznej i zapoczątkowała dalsze syntezy coraz bardziej skomplikowanych związków występujących w naturze.
Kolejny znaczący przełom miał miejsce w 1856, gdy William Henry Perkin przypadkowo otrzymał barwnik organiczny, nazwany później purpurą Perkina. Z powodu dużego znaczenia praktycznego barwnik ten zapewnił Perkinowi bogactwo i wywołał znacznie większe zainteresowanie chemią organiczną. Podobny efekt wywołało odkrycie owadobójczych właściwości DDT, otrzymanego przez Othmera Zeidlera w 1874.
thumb|Zaproponowana przez Kekulego struktura benzenu Teoretyczne podstawy struktury związków organicznych zostały sformułowane niezależnie przez dwóch naukowców: Friedricha Augusta Kekulego oraz Archibalda Scotta Coupera w 1858. Badacze ci zasugerowali, że czterowiązalne atomy węgla zdolne są do formowania trójwymiarowej siatki (struktura diamentu) a dokładny wzór chemiczny danego związku może zostać wydedukowany na podstawie dokładnej analizy reakcji chemicznych, którym on podlega. Ponadto Kekule jest odkrywcą poprawnej struktury benzenu.