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El grupo se formó cuando Gerard Way, le propuso a su amigo de secundaria Matt Pelissier, formar una banda en el año 2001. Comenzaron a componer canciones juntos y se sintieron tan a gusto con su primera canción "Skylines and Turnstiles", que decidieron seguir con el proyecto. La canción fue escrita por Gerard Way mientras vivía en Nueva York e inspirado en el atentado a las Torres Gemelas del 11 de septiembre y quedaron tan contentos con su trabajo que decidieron llamar al guitarrista Ray Toro para que tocara junto a ellos, pues Gerard lo conoció por medio de un amigo que tenían en común y era el mejor guitarrista que conocía. El hermano menor de Gerard, Mikey Way, se enteró de este nuevo proyecto y quiso unirse a la banda, así que dejó sus estudios. En el invierno del 2001 grabaron un demo llamado Dreams of Stabbing and/or Being Stabbed, en donde se incluyeron canciones como Our lady of sorrows, que en ese demo se llamó "Bring more knives".
En el 2002, firmaron con el sello independiente Eyeball Records para grabar un disco titulado I Brought You My Bullets, You Brought Me Your Love. La banda comenzó a grabar el disco en la misma sala con Thursday y Pencey Prep; fue entonces cuando Frank Iero, vocalista y guitarrista de Pencey Prep, se interesó en la banda y se integró a ella, después de que su grupo se separara por un conflicto con el tecladista, dejando de lado sus estudios en la universidad. Aunque Frank Iero se integró al último en la banda, alcanzó a tocar la guitarra en dos pistas del álbum: "Early sunsets over Monroeville" y "Honey, this mirror isn't big enough for the two of us". El disco, oscuro, introspectivo y catártico, fue lanzado en julio de 2002. Gerard Way dijo que las letras eran una manera de tratar los problemas de depresión con los que había lidiado gran parte de su vida y que lo habían llevado al alcoholismo e incluso a contemplar el suicidio, como él mismo ha afirmado en varias entrevistas. Estos problemas se reflejan en títulos como "Honey, this mirror isn't big enough for the two of us", "Demolition lovers", "Drowning lessons", "Our lady of sorrows" y "Vampires will never hurt you". Después de escuchar el CD completo, Gerard dijo que el próximo no lo haría tan siniestro.