Строительство завода началось в 1933 году. Это был первый в Восточной Сибири завод, производящий этиловую жидкость, продукцию с предприятия начали отпускать в 1936 году. В ходе Великой Отечественной войны с Украины сюда было вывезено оборудование хлорного Сакского цеха.
Хлор на предприятии начали выпускать в 1943 году. Позже были запущено производство и других видов продукции (производство кислорода и азота в 1961, хлорвинила и полихлорвиниловой смолы в 1963 и т.д.), всего производилось более 100 различных химических веществ, а трудилось на производстве более 12 тыс. человек.
«Лихие 90-е» подкосили работу завода. Спрос на продукцию на внутреннем рынке упал, и предприятию пришлось искать возможности работы на экспорт. Образовалось крупные долговые обязательства.
С 1998 года начали расти объемы производства, что позволило начать рассчитываться с частью долгов. В 1999 году производство выросло на 24%, по сравнению с прошлым годом. В 2000 году рост сохранился. В научных работах отмечалось, что ОАО «Усольехимпром» имеет большую долю на рынке эмульсионных ПВХ – 38,7%, общую производственную мощность в России оценивали в 69,8 тыс. тонн.
Однако со всеми долгами предприятие расплатиться было не в состоянии. В 2002 году было введено внешнее управление, а в 2003 «Усольехимпром» признается банкротом. Собственность была выкуплена компанией ООО «Инновационное Финансирование строительства», было начато переориентирование производства: вместо хлорной продукции было решено производить поликристаллический кремний для компании «Nitol Solar».
В 2013 году производство прекращается, компания признается бакнротом. В 2015 году в рамках программы «возрождения Усольской промышленности» возникла идея создать индустриальный парк «Кластер Химпром Усолье», общая стоимость заявленных проектов составляла 18 млрд. руб. Планировалось, что «якорным проектом» станет хлорная химия. В реальности ничего сделано не было, не удалось обнаружить в открытых источниках даже «дорожной карты» проекта.