มายเคมิคอลโรแมนซ์ก่อตั้งขึ้นโดยนักร้องนำ เจอราร์ด เวย์ และ มือกลอง แมต เพลิสเซียร์ หลังเหตุการณ์ วินาศกรรม 11 กันยายน พ.ศ. 2544 เวย์ได้เห็นเหตุการณ์เครื่องบินชนตึกเกิดขึ้นต่อหน้าต่อตาและเป็นแรงบันดาลใจให้เขาก่อตั้งวงขึ้น[4] เวย์ได้แต่งเพลง "Skylines and Turnstiles" เพื่ออธิบายถึงความรู้สึกเขาต่อเหตุการณ์ 11 กันยายน หลังจากนั้นไม่นาน เรย์ โตโรได้เข้ามาเป็นมือกีต้าร์ของวง เนื่องจากเวย์ไม่สามารถทำหน้าที่ร้องและดีดกีตาร์ไปพร้อมกันได้[5] ชื่อของวงได้รับการเสนอแนะโดย ไมกีย์ เวย์ มือเบสและน้องชายของเจอราร์ด ซึ่งทำงานในร้านหนังสือ Barnes & Noble และถูกใจชื่อหนังสือของ Irvine Welsh เรื่อง Ecstasy: Three Tales of Chemical Romanc[6] พวกเขาอัดเพลงกันครั้งแรกในห้องใต้หลังคาของเพลิสเซียร์ ซึ่งออกมาเป็นเพลงอย่าง "Our Lady of Sorrows" และ "Cubicles" รวมเป็นเดโมที่พวกเขาเรียกว่า The Attic Demo

ไม่นานหลังจากก่อตั้ง ทางวงได้เซ็นสัญญากับค่ายเพลง อายบอลเรเคิดส์ และวางจำหน่ายสตูดิโออัลบั้มชุดแรกของพวกเขา I Brought You My Bullets, You Brought Me Your Love ในปี 2002 หลังจากนั้นพวกเขาเซ็นสัญญากับค่าย รีพรีซเรเคิดส์ ในปีถัดมาและปล่อยอัลบั้มชุดที่สอง Three Cheers for Sweet Revenge ในปี 2004 ซึ่งนับว่าเป็นอัลบั้มที่ประสบความสำเร็จ และได้รับรางวัลมากมายในปีเดียวกันนี้[7] ในเวลาหนึ่งเดือนหลังจากการปล่อยอัลบั้ม Three Cheers for Sweet Revenge เพลิสเซียร์ออกจากวงและบ็อบ ไบรอาร์ เข้ามาทำหน้าที่มือกลองแทน

อัลบั้มชุดต่อมา The Black Parade วางจำหน่ายในปี 2006 ได้รับเสียงวิจารณ์ไปทางค่อนข้างดีจากนักวิจารณ์เพลงส่วนใหญ่[8] ในปี 2010 มายเคมิคอลโรแมนซ์ประกาศผ่านหน้าเว็บไซต์ของวงในวันที่ 3 มีนาคมว่า ไบรอาร์ได้แยกตัวจากวง[9] และในปลายปีเดียวกันนั้นพวกเขาวางจำหน่ายอัลบั้มชุดที่สี่ Danger Days: The True Lives of the Fabulous Killjoys มีแง่วิจารณ์ไปเชิงบวก

ในเดือนตุลาคม 2012 ทางวงปล่อยอัลบั้มรวมเพลง ชื่อ Conventional Weapons ซึ่งออกมาในลักษณะของอีพีเดือนละชุดไปจนถึงเดือนกุมภาพันธ์ 2013 รวมเป็นห้าชุด แต่ละชุดประกอบไปด้วยเพลงสองเพลง ซึ่งเป็นผลงานที่เคยอัดไว้ในปี 2009 แต่ไม่เคยเผยแพร่มาก่อน และหนึ่งเดือนหลังจากปล่อยอีพีชุดสุดท้ายของ Conventional Weapons ทางวงประกาศแยกตัวผ่านเว็บไซต์ของวงในวันที่ 22 มีนาคม 2013 [10]

ในวันที่ 31 ตุลาคม 2019 มายเคมิคอลโรแมนซ์ประกาศกลับมารวมวง และจัดการแสดงขึ้นอีกครั้งในวันที่ 20 ธันวาคม 2019 ที่ ลอสแอนเจลิส[11]