Nalco Water werd in 1928 opgericht onder de naam National aluminate Corporation, als gevolg van een fusie tussen Chicago Chemical Company en Aluminate Sales Corporation. Beide bedrijven waren gevestigd in Chicago en verkochten natriumaluminaat voor de zuivering van water. Chicago Chemical Company verkocht met name behandelingen voor boilertoevoerwater aan gemeenten en industriële fabrieken. Aluminate Sales Corporation verkocht oplossingen aan spoorwegbedrijven om het water te behandelen dat werd gebruikt in stoomlocomotieven.

In 1929 startte National Aluminate een klein bedrijf in Texas, genaamd Visco Products Company, om ook natriumaluminaat te verkopen als toevoegingsmiddel voor boorspoeling die werd gebruikt in olieputten. Dit hielp Nalco een naam te vestigen in de olie-industrie.  Doordat stoomlocomotieven werden vervangen door dieselvarianten verdween een groot deel van Nalco's klanten in de Verenigde Staten. Dit bleek een echt keerpunt te zijn voor het bedrijf, dat zich realiseerde dat diversificatie nodig was. De behandeling van dieselolie en verbrandingskatalisators, en onkruidbestrijding met behulp van chemicaliën boden Nalco kansen in grotere industriële markten.

In 1959 veranderde het bedrijf de naam officieel in Nalco Chemical Company om beter uitdrukking te geven aan de meer uitgebreide activiteiten. Door Nalco's inspanningen op het gebied van onderzoek en ontwikkeling vond een aanzienlijke verschuiving plaats van anorganische naar organische chemie. Bovendien was Nalco pionier in de ontwikkeling van belangrijke synthetische polymeren voor gebruik bij waterzuivering.

Tijdens de energiecrisis van de jaren 1970 hebben de 50 jaren ervaring van Nalco op het gebied van waterzuivering en petroleumtechnologie, samen met een agressieve internationale expansie, het bedrijf geholpen om sterk te blijven groeien.

In 1979 werd een nieuw technisch center geopend in Napeerville, Illinois. Het center beschikt over geavanceerde apparatuur waarmee onderzoekers - voor de eerste keer in de branche - productprestaties konden testen onder de omstandigheden van de fabriek van de klant. In 1986 werd een complex van 300.000 vierkante voet gebouwd aangrenzend aan het technisch center en verhuisde Nalco het hoofdkantoor naar Naperville.

De jaren 1980 en 1990 werden gekenmerkt door een toenemende focus op het milieu. Nalco liep voorop in de markt toen het in 1984 een innovatief alternatief voor vaten introduceerde - het PORTA-FEED® geavanceerde systeem voor omgang met chemicaliën (Advanced Chemical Handling System), met roestvrijstalen units in verschillende maten die volledig draineerbaar, stapelbaar en gemakkelijk opnieuw te gebruiken zijn. Innovaties in de technologie baanden de weg voor Nalco om geavanceerde bewakings-, monitoring- en diagnostische toevoersystemen te maken die onze service aan onze klanten meerwaarde geven. In onze voorgeschiedenis van bekroonde technologieën werd aanzienlijke vooruitgang geboekt op vele cruciale gebieden. In 1999 won Nalco's ULTIMER® polymeertechnologie de U.S. Presidential Green Chemistry Challenge Award gewonnen. Het Green Chemistry-programma erkent en promoot de ontwikkeling van innovatieve chemische technologiën die vervuiling voorkomen en een brede industriële toepassing hebben. 

De jaren 1990 werden gemarkeerd door consolidatie van de wereldmarkt, toen belangrijke industrieën over de hele markt de problemen op het gebied van kerncompetenties en concurrentievermogen aan gingen pakken. Nalco kocht en integreerde met meer dan twee dozijn bedrijven tijdens een decennium dat culmineerde in de overname van Nalco zelf, in 1999, door Suez Lyonnaise des Eaux, een wereldleider op het gebied van infrastructuurdiensten. Suez integreerde Nalco later in Calgon Corporation en Aquazur - allebei wereldleiders in waterzuivering en proceschemie. In maart 2001 veranderde de naam van het bedrijf in Onde Nalco Company, als onderdeel van de rebranding van Suez's waterdivisie. 

Twee jaar later kocht een consortium van drie Amerikaanse investeringsmaatschappijen Nalco van Suez en gaf het bedrijf weer een nieuwe naam. In november 2004 keerde de nieuwe Nalco Holding Company terug op de New York Stock Exchange door middel van een initiële notering op die beurs. Door een sterke groei in de verkoop overschreed Nalco dat jaar voor de eerste keer de grens van $ 3 miljard. Van 2005 tot begin 2007 voerde de investeringsgroep een aantal secondaire emissies uit waardoor ze hun eigenaarsaandeel in het bedrijf geheel verkochten. 

In 2011 is Nalco gefuseerd met Ecolab.