Kajian tentang cara orang mengubah bahan yang mereka makan bermula pada pertengahan abad kesembilan belas, dengan ahli kimia mendapati bahawa bahan kimia organik seperti benzaldehid boleh teroksida dan terkonjugasi kepada asid amino dalam tubuh manusia.[7] Sepanjang baki abad ke-19, beberapa tindak balas detoksifikasi asas lain ditemui, seperti pemetilan, pengasetilan, dan pensulfonan.

Pada awal abad ke-20, bidang kajian beralih kepada penyiasatan enzim dan laluan yang bertanggungjawab untuk penghasilan metabolit. Bidang ini ditakrifkan sebagai bidang kajian yang berasingan dengan penerbitan buku Detoxification mechanisms oleh Richard Williams pada 1947.[8] Penyelidikan biokimia moden ini menghasilkan pengenalpastian glutation S-transferase pada 1961,[9] diikuti dengan penemuan sitokrom P450 pada 1962,[10] dan merealisasikan peranan utama mereka dalam metabolisme xenobiotik pada 1963.[11][12]