早在公元前350年，古希臘著名的哲學家亞里士多德在文獻中對齒輪有過記錄。

公元前250年左右，數學家阿基米德也在文獻中對使用了渦輪蝸桿的捲揚機進行了說明。

在現今伊拉克凱特斯芬遺蹟中還儲存著公元前的齒輪。

15世紀後半的義大利文藝復興時期，著名的全才列奧納多。

達芬奇，不僅在文化藝術方面，在齒輪技術史上也留下了不可磨滅的功績

，經過了500年以上，現在的齒輪仍然保留著當時素描的原型。

齒輪在我國的歷史也源遠流長。

據史料記載，遠在公元前400~200年的中國古代就已開始使用齒輪，在我國山西出土的青銅齒輪是迄今已發現的最古老齒輪，作為反映古代科學技術成就的指南車就是以齒輪機構為核心的機械裝置。

遠在公元前400—200年的中國古代就巳開始使用齒輪，在我國山西出土的青銅齒輪是迄今已發現的最古老齒輪，作為反映古代科學技術成就的指南車就是以齒輪機構為核心的機械裝置。

東周時代，我國已經有了銅鑄的齒輪。山西侯馬東周晉國鑄銅遺址就曾經發現成套的齒輪陶範，有不同規格的4套，齒輪中間有孔，周圍8個齒，這是迄今所知最早的齒輪鑄件。專家研究認為，早期的齒輪大多用於止動，就是古人為了使那些作迴轉運動的機械（譬如轆轤）停下來並防止其滑動。

漢代時，我國已經有了比較先進的齒輪。多年來，在陝西、河南、河北、山西等省的許多地方都出土了漢代的齒輪，有銅鑄的，還有鐵質的。 這時的齒輪有很多是作為傳動齒輪。

水轉連磨，中國古代由水輪驅動的糧食加工機械。據《魏書》 記載，最早為晉人杜預所創制，就是透過齒輪將水輪的動力傳遞給石磨的。明人唐順之對此有詳細記載 ，大致說明的是一個由水輪驅動透過齒輪傳動帶動九個磨同時工作的複雜機械。連磨的產生代替了石磨大大的提高了農業生產的效率。

龍骨水車是我國古代最著名的農業灌溉機械之一。龍骨車，古書上都叫翻車，據《後漢書》 記載，這一灌溉機械是東漢末年發明的。最初是利用人力轉動輪軸灌水，後來由於齒輪系的發展和機械製造技術的進步，發明了以畜力、風力和水力作為動力的龍骨水車，並且在全國各地廣泛使用。這是機械製造方面的一個巨大的進步，也是人們利用技術結合自然力造福於人類的一項重大成就。

指南車，又稱司南車，是中國古代用來指示方向的一種機械裝置。它利用差速齒輪原理，它與指南針利用地磁效應不同，它是利用齒輪傳動系統，根據車輪的轉動，由車上木人指示方向。不論車子轉向何方，木人的手始終指向南方，“車雖回運而手常指南”。 指南車的創造標誌著中國古代在齒輪傳動和離合器的應用上已取得很大成就。指南車是古代一種指示方向的車輛，也是古代帝王出門時，作為儀仗的車輛之一，以顯示皇權的威武與豪華。

記裡鼓車，古代能自報行車裡數的車制。又稱大章車。出現於東漢以後。由漢代鼓車改裝而成。車每行一里，車上木人受凸輪牽動，由繩索拉起木人右臂擊鼓一次。其工作原理是 ，利用車輪帶動大小不等的若干齒輪，當車輪走滿一里時，其中一個齒輪恰轉一圈，撥動木人去打鼓，每走十里則另一齒輪也轉了一圈，再撥動木人打鐘。這一原理與現代汽車上的里程錶的原理相同。記裡鼓車的創造是近代里程錶、減速器發明的先驅，是科學技術史上的一項重要貢獻。三國時期的馬鈞製造了記裡鼓車，但並無詳細記載。到宋代，盧道隆於1027年製成記裡鼓車，以及吳德仁於1107年同時製成指南車和記裡鼓車的詳情，則被記載於《宋史。輿服志》中。記裡鼓車是減速齒輪系的典型。它也是現代計程車、計速器的重要祖先。它的報告裡數的設計，也是近代所有機械鐘錶中報時木偶的始祖。

對於輪系，古代人還應用到了水利、天文儀器、機械計時器等機械創造上。由此可見，中國古代對於齒輪的應用不但對於農業發展上有著現實意義的運用，而且在科學技術上有著舉世矚目的成就。在世界歷史上也是具有重大意義的成就。

直到17世紀末，人們才開始研究能正確傳遞運動的輪齒形狀。

18世紀，歐洲工業革命以後，齒輪傳動的應用日益廣泛；先是發展擺線齒輪，而後是漸開線齒輪，一直到20世紀初，漸開線齒輪已在應用中佔了優勢。其後又發展了變位齒輪、圓弧齒輪、錐齒輪、斜齒輪等等。

現代齒輪技術已達到：

齒輪模數0。004-100毫米；齒輪直徑由1毫米-150米；傳遞功率可達十萬千瓦；轉速可達十萬轉/分；最高的圓周速度達300米/秒。

國際上，動力傳動齒輪裝置正沿著小型化、高速化、標準化方向發展。特殊齒輪的應用、行星齒輪裝置的發展、低振動、低噪聲齒輪裝置的研製是齒輪設計方面的一些特點。