到19世纪有机化学理论也逐步发展起来。先是维勒和李比希提出有机化合物是由“基”组成的。李比希认为，基是一系列化合物中不变的组成部分，有机物中的基可以被其他简单物取代，基与某简单物化合以后，简单物还可被相当量的其他简单物所取代。1834—1839年，杜马（Dumas，1800—1884）发现了醋酸中的氢被氯取代的详细过程。1842—1843年，法国化学家日拉尔（Gerhardt，1816—1856）通过研究把有机物分成多种类型，这就是著名的日拉尔“类型论”，类型论是有机化学同系物的早期概念，1848—1850年，德国化学家霍夫曼（A.W.Hofmamn，1818—1892）又发展了日拉尔提出的类型论，提出了有机化合物的多种类型，如水型、氢型、氯水氢型、氨型，等等。
1858年，德国著名化学家凯库勒（F.A.Kekule，1829—1896）提出了碳的四价学说，这一学说成了有机化学结构理论的基础。凯库勒还因发现了苯的分子结构而出名。他1829年生于德国的达姆斯塔德，中学时就懂四门外语，1849年从师于李比希，学习化学。据说1865年圣诞节后的一天，凯库勒因研究苯分子结构已疲惫不堪，按说他早已测定清楚苯分子是由六个碳原子和六个氢原子组成，而按照碳原子四价的学说，却很难把它的结构式说清楚。凯库勒百思不得其解，就坐在安乐椅上靠着壁炉睡着了，睡着以后他做了一个奇怪的梦，梦见他画的苯分子的六个碳连着六个氢的直链变成了一条怪蛇，这条怪蛇翻转舞动，最后回头一口咬住了自己的尾巴，形成一个环。凯库勒就此惊醒，从而发现了苯分子的环状结构。