Nalco Water powstała w 1928 roku pod nazwą National Aluminate Corporation po połączeniu Chicago Chemical Company i Aluminate Sales Corporation, dwóch firm z Chicago zajmujących się sprzedażą glinianu sodu do uzdatniania wody. Chicago Chemical Company współpracowała głównie z gminami i zakładami przemysłowymi w zakresie oczyszczania wody zasilającej kotłownie. Aluminate Sales Corporation współpracowała z kolejami w zakresie dodatków do wody używanej w lokomotywach parowych.

W 1929 roku firma National Aluminate założyła w Teksasie małą firmę o nazwie Visco Products Company, która również sprzedawała glinian sodu jako dodatek do płuczki wiertniczej w szybach naftowych. To pomogło wprowadzić Nalco w branżę naftową.  Przejście z lokomotyw parowych na lokomotywy spalinowe wyeliminowało prawie połowę docelowego obszaru działalności Nalco w Stanach Zjednoczonych. Stało się to prawdziwym punktem zwrotnym dla firmy, gdyż zdała sobie ona sprawę z potrzeby dywersyfikacji. Dodatki do oleju napędowego i katalizatory spalania wraz z substancjami chemicznymi do zwalczania chwastów dla linii kolejowych otworzyły przed Nalco możliwości w innych sektorach przemysłu.

Nazwa firmy została oficjalnie zmieniona na Nalco Chemical Company w 1959 roku, aby odzwierciedlić szerszy zakres działalności. W dziale badawczo-rozwojowym Nalco nastąpiło przejście od chemii nieorganicznej w stronę chemii organicznej. Firma stała się pionierem w rozwoju ważnych syntetycznych polimerów stosowanych w oczyszczaniu wody.

Reagowanie na potrzeby klientów w czasie kryzysu energetycznego lat 1970, 50 lat doświadczeń w zakresie uzdatniania wody i technologii naftowej, a także kontynuacja agresywnej ekspansji międzynarodowej pomogły firmie Nalco utrzymać stabilny wzrost.

W 1979 roku w Naperville, w stanie Illinois, otwarto nowe centrum technologiczne z wyrafinowanym sprzętem do symulacji procesów produkcyjnych, który po raz pierwszy w tej branży umożliwił badaczom testowanie wydajności produktu w warunkach operacyjnych zakładu klienta. W 1986 roku obok centrum technologicznego wybudowano kompleks biurowy o powierzchni 300 000 stóp kwadratowych. Firma Nalco przeniosła swoja siedzibę do Naperville.

Lata osiemdziesiąte XX w. charakteryzował coraz większy nacisk na kwestię ochrony środowiska. Będąc liderem rynku, w roku 1984 firma Nalco wprowadziła innowacyjną alternatywę dla beczek — PORTA-FEED® Advanced Chemical Handling System — z pojemnikami różnej wielkości ze stali nierdzewnej, które można całkowicie opróżniać, składować i ponownie wykorzystywać. Innowacje technologiczne sprawiły, że firma Nalco zaczęła opracowywać wysokospecjalistyczne systemy diagnostyczne, kontrolne i monitorujące, które oferują klientom większą wartość dodaną. Nasz dorobek obejmuje nagradzane technologie, które wprowadziły znaczne postępy w wielu kluczowych obszarach. W 1999 roku technologia polimerowa Nalco ULTIMER® otrzymała od prezydenta Stanów Zjednoczonych nagrodę Green Chemistry Challenge Award. Program Green Chemistry wyróżnia i promuje rozwój innowacyjnych technologii chemicznych, które zapobiegają zanieczyszczeniu i mają szerokie zastosowanie przemysłowe. 

Lata 90. upłynęły pod znakiem globalnej konsolidacji rynków, gdyż największe branże przemysłowe skupiły się na kluczowych kompetencjach i konkurencyjności. W tej dekadzie firma Nalco przejęła ponad dwa tuziny przedsiębiorstw. Pod koniec dziesięciolecia, w 1999 roku, firma Nalco została przejęta przez Suez Lyonnaise des Eaux — światowego lidera w dziedzinie usług infrastrukturalnych. Firma Suez połączyła z kolei Nalco z Calgon Corporation i Aquazur — czołowymi organizacjami zajmującymi się uzdatnianiem wody i chemią przemysłową. W marcu 2001 roku w ramach rebrandingu działu wody firmy Suez nazwa firmy zmieniła się na Ondeo Nalco Company. 

Dwa lata później konsorcjum trzech amerykańskich firm inwestycyjnych odkupiło Nalco od Suez i ponownie zmieniło jej nazwę. W listopadzie 2004 roku nowa Nalco Holding Company ponownie weszła na nowojorską giełdę papierów wartościowych w drodze pierwszej oferty publicznej akcji. Duży wzrost sprzedaży spowodował, że Nalco po raz pierwszy w tym roku przekroczyło próg 3 mld USD obrotu. Grupa inwestorów przeprowadziła serię wtórnych ofert akcji w okresie od roku 2005 do początku 2007, w wyniku czego całkowicie zbyła udziały w firmie. 

W 2011 roku Nalco połączyło się z Ecolab.