Historicamente, as diferentes indústrias químicas eram consideradas diferentes processos industriais e com princípios diferentes. Em 1923 William H. Walker, Warren K. Lewis and William H. McAdams escreveram o livro Os Princípios da Engenharia Química (The Principles of Chemical Engineering) e explicaram que as indústrias químicas possuem processos regidos pelas mesmas leis da física. Eles reuniram todos estes processos similares nas chamadas de operações unitárias. Cada operação unitária segue as mesmas leis da física e deve ser utilizada em todas as indústrias químicas. Assim, as operações unitárias reunidas formam os princípios da Engenharia Química.

As técnicas de projeto de operações unitárias são baseadas em princípios teóricos ou empíricos de transferência de massa, transferência de calor, transferência de quantidade de movimento, termodinâmica, biotecnologia e cinética química. Desta forma, os processos podem ser estudados de forma simples e unificada. Cada Operação Unitária é sempre a mesma operação, independente da natureza química dos componentes envolvidos. Por Exemplo: Transferência de calor é a mesma operação em um processo petroquímico ou em uma indústria de alimentos.