1919年9月、大日本セルロイド株式会社が資本金1,250万円をもって創立された。当時の日本のセルロイド業界は中小メーカーが乱立し、海外勢との競争で消耗していた局面で、業界主要8社が大同団結する形でひとつの大手企業として再編されたのが同社の出発点である。創立地は兵庫県尼崎市で、関西の化学工業集積地に拠点を構えた。社名の「セルロイド」が示す通り、創業時の主力製品はセルロイドプレート・櫛・玩具・写真フィルムベース等で、セルロースを起点とした化学加工品の総合メーカーとして始まった。

1932年6月には神崎工場（兵庫県）でセロハンの製造を開始し、包装材料へも進出する。1934年1月、写真フィルム部を分離して富士写真フイルム株式会社（現富士フイルムホールディングス）を設立した。富士フイルムは大日本セルロイドのフィルムベース事業から分かれた企業であり、後の写真・医薬・化粧品の世界的企業の起点が同社にあった点は、日本の化学工業史の中でも重要な分社例である。1935年9月には新井工場（新潟県）で有機合成事業を開始し、セルロース系から有機合成系への事業拡張を始めた。

1949年5月、東京証券取引所（現株式会社東京証券取引所）に上場した。戦後復興期の証券市場再開直後の上場で、戦前から続く伝統的化学メーカーとしての地位を確立する。1951年6月に網干工場（兵庫県、現姫路製造所網干工場）で酢酸セルロース事業を開始、1954年1月に播磨工場（兵庫県）設置で発射薬の製造を開始した。発射薬は後にエアバッグインフレータ事業の技術基盤となる火薬技術の起点であり、戦後民需転換の中で蓄積された技術資産が数十年後に自動車安全部品の中核事業へと結実する伏線となった。

1958年8月には堺工場（大阪府、2008年3月廃止）でアセテート・トウの製造を開始した。タバコフィルター用アセテート・トウは現在に至るまで同社の収益基盤の一角を成す事業である。1961年1月に大日本化成株式会社を設立して石油系有機合成事業へ進出し、1964年5月には米国 Celanese Corporation との合弁会社ポリプラスチックス株式会社（現株式会社ダイセル完全子会社）を設立してポリアセタール樹脂等のエンジニアリングプラスチック事業に参入した。