Für viele Landtiere ist Harnstoff ein Endprodukt des Stoffwechsels von Stickstoffverbindungen. Es wird im Harnstoffzyklus produziert und im Urin ausgeschieden.

Harnstoff wurde 1773 von Hilaire Rouelle entdeckt und 1828 als erste organische Verbindung künstlich synthetisiert. Friedrich Wöhler führte die Synthese als Reaktion von Kaliumcyanat und Ammoniumsulfat durch. Dies widerlegte die Theorie, dass organische Substanzen grundsätzlich nur von Lebewesen durch die so genannte "vis vitalis" (Lebenskraft) hergestellt werden können, und ebnete den Weg für die organische Chemie. Industrielle Herstellung

Harnstoff wird in großen Mengen industriell hergestellt (2004: 127 Mio t weltweit) und dient als Stickstoffdünger. In Ländern mit großen Erdgasvorkommen, die früher oft einfach angefackelt wurden, wird Erdgas heute in Harnstoff umgewandelt. Dazu dienen große Chemieanlagen, die aus Erdgas, Luft und Wasser in den Prozessschritten Wasserstoffherstellung -> Ammoniakherstellung -> Harnstoffsynthese Harnstoff herstellen. Dabei wird das bei der Wasserstoffherstellung anfallende CO2 in den Harnstoff eingebunden, es wird nicht in die Atmossphäre freigesetzt. Der in Lösung anfallende Harnstoff wird schließlich durch einen Granulierungsprozess in Granulat umgewandelt, und dieses wird in Säcken oder auch lose vertrieben. Die größten Anlagen der Welt produzieren ca. 4.000 t Harnstoff am Tag.

Eine industrielle Weiterverwendung von Harnstoff ist die Herstellung von Melamin-Kunststoff.