人類(lèi)對齒輪的使用源遠流長(cháng)，有史料記載中國是上個(gè)使用齒輪的，公元前400年至前200年間的中國古代就開(kāi)始使用齒輪，中國山西省出土的青銅齒輪是迄今發(fā)現的古老齒輪。張衡的候風(fēng)地動(dòng)儀、古印度的棉核剔除機構(現收藏于柏林博物館)都含有齒輪機構。齒輪的具體發(fā)明人無(wú)史可考，而亞里士多德可認為是個(gè)系統論述這一機構的人。而阿基米德不僅對齒輪和蝸輪有詳盡的論述，Pappus更記載了阿基米德通過(guò)一個(gè)蝸輪和九個(gè)齒輪的機構，使少數幾個(gè)奴隸就將大船Syrakusia推下海中。

早期齒輪并沒(méi)有齒形和齒距的規格要求，因此連續轉動(dòng)的主動(dòng)輪往往不能使被動(dòng)輪連續轉動(dòng)。為了解決這一問(wèn)題，齒形發(fā)展為弧形，并通過(guò)減小齒距使被動(dòng)輪獲得連續轉動(dòng)，這使得齒輪機構的汲水裝置十分普及。

由于鐘表的出現和普及，人們產(chǎn)生了對齒輪定速驅動(dòng)的需求。由齒廓嚙合基本定律：一對齒廓的瞬時(shí)速比，等于該瞬時(shí)接觸點(diǎn)的公法線(xiàn)截連心線(xiàn)為兩段線(xiàn)段的反比。和驅動(dòng)比恒定的條件：過(guò)接觸點(diǎn)所作兩齒廓的公法線(xiàn)均須與連心線(xiàn)交于一固定的點(diǎn)。

所決定的齒形理論上是無(wú)窮多的，OlafRoemer在1674年曾論述外擺線(xiàn)齒形，而1694年P(guān)hilippdelaHire提出了漸開(kāi)線(xiàn)齒形。在1733年，Camus提出了著(zhù)名的Camus定理：

輪齒接觸點(diǎn)的公法線(xiàn)必須通過(guò)中心連繞上的節點(diǎn)。一條輔助瞬心線(xiàn)分別沿大輪和小輪的瞬心線(xiàn)(節圓)純滾動(dòng)時(shí)，與輔助瞬心線(xiàn)固聯(lián)的輔助齒形在大輪和小輪上所包絡(luò )形成的兩齒廓曲線(xiàn)是彼此共軛的。

1765年，Euler闡明了相嚙合的齒輪，其齒形曲線(xiàn)的曲率半徑和曲率中心位置的關(guān)系。其后Savary完善了這一關(guān)系，形成了現在使用的Euler-Savary方程。1873年，Hoppe指出了不同齒數的齒輪在壓力角改變時(shí)的漸開(kāi)線(xiàn)齒形，從而奠定了變位齒輪的基礎。19世紀末，范成切齒法原理的提出使漸開(kāi)線(xiàn)齒形終戰勝擺線(xiàn)齒形走上了大規模生產(chǎn)的道路。

1907年，FrankHumphris提出了圓弧齒形。圓弧齒形在使用壽命和減小尺寸方面有一定特點(diǎn)，因此在現代工業(yè)中也逐漸發(fā)揮作用。