Кафедра технологии основного органического синтеза (ТООС) образовалась на базе кафедры технологии каучука и резины в 1943 г.

Первым заведующим кафедрой (с 1943 г. по 1947 г.) был доктор химических наук, профессор Леонид Петрович Кулев.

C 1947 г. по 1958 г. заведовал кафедрой доцент, к.т.н. П.Ф. Володин. Он был инициатором открытия в составе кафедры специальности "Технология основного органического синтеза и синтетического каучука".

С 1948 г. кафедра переменила свое название на сегодняшнее − ТООС.

в 1958 г. в составе кафедры была открыта новая специальность "Технология пластических масс". Первый выпуск инженеров-технологов по этой специальности состоялся уже в 1960 г. и продолжается до сего времени, так же как и по специальности "Технология основного органического синтеза ".

С 1958 г. кафедрой заведовал профессор Вадим Петрович Лопатинский. В 1959 г. при кафедре ТООС была открыта проблемная лаборатория физико-химических исследований полимеров и использования продуктов коксохимической переработки.

В эти годы наиболее крупной научно-исследовательской работой, выполненной сотрудниками кафедры и проблемной лаборатории, является разработка и внедрение способа получения поливинилкарбазола, который используется в качестве фоточувствительного материала в современных способах хранения и переработки оптической информации. За эту работу кафедра и проблемная лаборатория была отмечена премией ВДНХ СССР. По карбазольной тематике были выполнены и защищены четыре докторские диссертации (В.П. Лопатинский, Е.Е. Сироткина, В.Д.Филимонов и В.М. Сутягин) и более 50 кандидатских диссертаций.

В конце 70-х и начале 80-х годов XX в. на кафедре ТООС появляется новое научное направление, связанное с изучением макрогетероциклических катализаторов окисления-восстановления и реакций на их основе.

В 1987 г. при кафедре была открыта научно-исследовательская лаборатория "Экология", основной задачей которой стала разработка высокоэффективных природоохранных процессов и аппаратов.

С 1991 г. обучение студентов по специальности "Химическая технология органических веществ" ведется по сквозной программе "Томский химико-технологический колледж − Томский политехнический университет ".

По инициативе В.П. Лопатинского, кафедра получила лицензию на подготовку студентов по специальности "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" (с 1995 г.). Первый выпуск инженеров-экологов состоялся в 2000 г., причем из 11 выпускников 10 получили диплом с отличием.

С 1997 г. руководил кафедрой ТООС к.х.н., доцент Виктор Тимофеевич Новиков.

С 2004 г. к.х.н., доцент Бондалетов Владимир Григорьевич.

В 2007 г. кафедра была переименована в кафедру технологии основного органического синтеза и высокомолекулярных соединений.

Более чем за 60 лет кафедра ТООС подготовила три тысячи специалистов, более ста из них защитили кандидатские и докторские диссертации.

В настоящее время на кафедре ТООС работают: профессора, доктора наук В.М. Сутягин, Р.Р. Ахмеджанов, к.х.н., доценты, − В.Г. Бондалетов, В.Т. Новиков, В.В. Бочкарев, Н.М. Ровкина, В.В. Бочкарев, А.А. Ляпков, Л.И.Бондалетова, О.В. Ротарь., Т.Н. Волгина, Л.С. Сорока, О.С. Кукурина, старшие преподаватели В.А. Попов, Н.А. Алексеев.