Nalco Water blev etableret som National Aluminate Corporation i 1928 gennem en fusion af Chicago Chemical Company og Aluminate Sales Corporation – to virksomheder med base i Chicago, der solgte natriumaluminat til behandling af vand. Chicago Chemical Company solgte hovedsageligt til kommuner og industrielle vandbehandlingsanlæg. Aluminate Sales Corporation solgte til jernbanerne til behandling af vand anvendt i damplokomotiver.

I 1929 oprettede National Aluminate en lille virksomhed i Texas, der hed Visco Products Company, for også at kunne sælge natriumaluminat som et tilsætningsstof til boremudder i oliebrønde. Dette hjalp med at etablere Nalco i olieindustrien.  Udskiftningen af damplokomotiver med dieselenheder eliminerede næsten halvdelen af Nalcos forretninger i USA. Dette viste sig at blive et reelt vendepunkt for virksomheden, da den indså behovet for diversificering. Behandling af dieselolie og forbrændingskatalysatorer sammen med ukrudtsbekæmpelseskemikalier til jernbaner skabte muligheder for Nalco i større industrielle markeder.

Virksomhedsnavnet blev officielt ændret til Nalco Chemical Company i 1959 for at afspejle det udvidede aktivitetsområde. Inden for Nalcos forsknings- og udviklingsarbejde var der en betydelig bevægelse fra uorganisk til organisk kemi, og Nalco var pioner i udviklingen af vigtige syntetiske polymerer til anvendelse i vandbehandling.

Idet de reagerede på kundernes behov under energikrisen i 1970'erne, hjalp Nalcos 50 års erfaring inden for vandbehandling og råolieteknologi kombineret med vedvarende aggressiv international ekspansion virksomheden med at opretholde en stærk vækst.

Et nyt teknisk center blev åbnet i Naperville, Illinois, i 1979 med sofistikeret processimulationsudstyr, som gjorde det muligt for forskere at teste produktydelse under de samme driftsbetingelser som kundeanlæg for første gang i denne branche. I 1986 blev et 300.000 kvadratfod stort kompleks bygget tilstødende det tekniske center, og Nalco flyttede sit hovedkontor til Naperville.

Forøget fokus på miljøet markerede 1980'erne og 1990'erne. Idet de var førende på markedet, introducerede Nalco i 1984 et innovativt alternativ til tromler – PORTA-FEED® – et avanceret kemisk håndteringssystem, som udmærker sig ved enheder af rustfrit stål i forskellige størrelser, som kan afvandes 100 %, som kan stables, og som nemt kan genanvendes. Innovationer i teknologien førte Nalco til at udvikle sofistikerede diagnosticeringssystemer til tilførsel, styring og overvågning, som giver forøget service med merværdi til vores kunder. Vores historie med prisvindende teknologier har signifikante fordele på mange nøgleområder. I 1999 fik Nalcos ULTIMER® polymerteknologi "the U.S. Presidential Green Chemistry Challenge Award" (en pris for grøn kemi uddelt af den amerikanske præsident). Programmet "Green Chemistry" (grøn kemi) anerkender og fremmer udviklingen af innovative kemiteknologier, som forhindrer forurening, og som har bred industriel anvendelse. 

Global markedskonsolidering markerede årtiet i 1990'erne, idet de største industrier i hele verden behandlede problemer med kernekompetencer og konkurrencedygtighed. Flere end 14 virksomheder blev opkøbt og integreret i Nalco i løbet af et årti, som kulminerede med, at Nalco selv blev opkøbt i 1999 af Suez Lyonnaise des Eaux – en verdensførende virksomhed inden for infrastrukturelle services. Suez integrerede Nalco med Calgon Corporation og Aquazur – begge verdensførende organisationer inden for vandbehandling og proceskemikalier. I marts 2001 blev virksomhedens navn ændret til Ondeo Nalco Company som en del af Suez' rebranding af sin vandafdeling. 

To år senere købte et konsortium af tre amerikanske investeringsselskaber Nalco fra Suez og ændrede igen virksomhedens navn. I november 2004 genoptog det nye Nalco Holding Company handel på New Yorks Fondsbørs gennem et indledende offentligt udbud af aktier. Massiv vækst i salget gjorde, at Nalco det år solgte for mere end 3 milliarder USD for første gang. Investeringsgruppen foretog en række sekundære aktieudbud fra 2005 til tidligt i 2007, hvorved de helt afhændede deres ejerskab i virksomheden. 

I 2011 fusionerede Nalco med Ecolab.