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Louis Claude Cadet de Gassicourt preparaba tintas invisibles a base de compuestos de cobalto, los cuales se obtenían de minerales de cobalto que contienen As como CoAsS₂.

En estas investigaciones aisló un líquido aceitoso, maloliente y venenoso llamado líquido de Cadet que contiene Me₂As-AsMe₂ (cacodilo) y Me₂As-O-AsMe₂ (óxido de cacodilo), ambos con enlaces As-C.

La estructura de estos compuestos fue confirmada por Robert Bunsen en 1843.

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Un complejo de platino(II) con etileno, fue preparado por W.C. Zeise en 1827 (En 1954, mediante difracción de Rayos X, se confirmó definitivamente la estructura del compuesto K[PtCl₃(C₂H₄)]ꞏH₂O en la que una molécula de etileno está coordinada al platino).

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Edward Frankland trabajando bajo la dirección de Robert Bunsen llevó a cabo la reacción de cinc metálico con ioduro de etilo con la idea de aislar el 9 radical etilo. Sin embargo, el producto de la reacción fue Zn(C2H5)I, junto con los productos Zn(C₂H₅)₂ y ZnI₂.

A partir de aquí se obtuvieron de forma sistemática compuestos organometálicos de otros elementos como Hg, Sn, Pb, B, Al o Si, lo cual llevó al desarrollo de la química organometálica, siendo destacables

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Los primeros carbonilos metálicos, [PtCl(CO)₂] y [PtCl₂(CO)]₂, fueron reportados por P. Schützenberger.

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L. Mond, C. Langer y F. Quinkel sintetizaron el tetracarbonilníquel. Esto permite que se utilice la formación y posterior descomposición de este compuesto para purificar el Ni.

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Philippe Barbier y su alumno Víctor Grignard obtuvieron los compuestos llamados magnesianos o reactivos de Grignard RMgX de gran utilidad en Química Orgánica.

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Paul Sabatier desarrolló procesos catalíticos como la hidrogenación de compuestos orgánicos. De hecho, Sabatier y Grignard obtuvieron juntos el Premio Nobel en 1912.

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La obtención de los primeros compuestos organolíticos por Wilhem Schlenk. Estos compuestos son de gran interés en síntesis orgánica y, además, su estudio requirió que se desarrollaran las técnicas para trabajar en atmosfera inerte.

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W. Hieber sintetizó una gran variedad de compuestos cluster con carbonilos metálicos, muchos de los cuales son aniónicos, incluido el [Fe₄(CO)₁₃]₂₋. Con este trabajo quedó claro que la química de los carbonilos metálicos era un campo muy amplio y valioso; pero, como las estructuras organometálicas de los elementos de los bloques d y f son difíciles de deducir por medios químicos, los avances fundamentales tuvieron que esperar hasta que se desarrollara la espectroscopia de difracción de rayos X para obtener datos estructurales precisos de muestras sólidas, y de las espectroscopias IR y RMN, para obtener información estructural de muestras en solución.

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El descubrimiento de un compuesto organometálico con gran estabilidad, el ferroceno Fe(C₅H₅). La estructura de "sándwich" del ferroceno fue deducida correctamente con mucha rapidez gracias a su espectro de IR y luego fue determinada en detalle por cristalografia de rayos X. La estabilidad, la estructura y el enlace del ferroceno supuso un desafio a la descripción clásica de Lewis y, por lo tanto, atrajo la atención de los químicos e investigadores. La resolución de este problema hizo que se pusiera en marcha una gran cantidad de métodos de síntesis, de caracterizaciones y de teorías que condujeron al rápido desarrollo de la química organometálica de los elementos d.

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El reconocimiento de la química organometálica como un área de estudio dentro de la química se asocia con los Premios Nobel a Ernst Fischer y Geoffrey Wilkinson en 1973 por establecer la novedosa estructura y el enlace del ferroceno y otros 10 metalocenos. Por otra parte, se hizo patente la utilidad de los compuestos organometálicos como catalizadores en reacciones de importancia industrial.

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Se concedió el Premio a W.S. Knowles, R. Noyori y K.B. Sharpless por el desarrollo de catalizadores quirales enantioselectivos.

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Y. Chauvin, R.H. Grubbs y R.R. Schrock por el estudio de la reacción de metátesis de olefinas catalizada por compuestos metálicos.

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R.F. Heck, A. Suzuki y E. Negishi por el estudio de las reacciones de acoplamiento catalizadas por compuestos de paladio.