Згідно з деякими даними, пристосування, що нагадує фрезерний верстат розробив в 1760 році французький винахідник і механік Жак де Вокансон. Перше ж пристрій, який можна назвати вже справжнім фрезерним верстатом створив в 1783 році американський винахідник Самуель Рехе, а в 1795 році американський годинникар Елі Террі почав використовувати фрезерний верстат для виробництва великих підлогових годин. Це дозволило йому вперше в історії налагодити випуск годин з взаємозамінними деталями, до цього кожна модель була, по суті, унікальною. І хоча використання примітивного фрезерного верстата знижувало продуктивність, можливість підвищити якість продукції мало куди більше значення. Тож не дивно, що інші годинні майстри перейняли цю ідею.

Втім, названі вище механізми можна назвати скоріше пристосуваннями, ніж верстатами. Повноцінні верстати з’явилися в період між 1814 і 1818 роками. Більшість джерел приписують створення такого верстата винахіднику Елі Уітні. Однак ряд історичних даних змушує засумніватися в цьому. Так, то що сьогодні називають «машиною Уїтні», було побудовано в 1925 році, вже після смерті винахідника. Історики досі сперечаються про це, називаючи інші імена. Найчастіше звучить ім’я Роберта Джонсона з Мідлтауна, штат Коннектикут.

У першій половині 19-го століття з’являється безліч ідей, які дозволили значно вдосконалити конструкцію фрезерного верстата. З’явилися пристосування, які багато в чому перевершували «машину Уїтні», як за можливостями, так і за якістю вироблених деталей. Втім, тут потрібно відзначити один важливий нюанс – фрезерування в ті роки розглядалося зазвичай як чорновий процес. Малося на увазі, що верстат вчёрную знімає надлишки матеріалу, а сама деталь потім допрацьовується напилком. Але навіть такий підхід дозволив значно підвищити продуктивність.

У ті роки фрезерні верстати використовувалися в основному при виробництві зброї. Головним їх недоліком залишалося відсутність можливості переміщення фрези по всіх трьох осях. Цю проблему вдалося вирішити тільки в другій половині 19-го століття. А поява і повсюдне поширення електродвигунів найкращим чином сприяло появі все більш досконалих моделей.

Одночасно з верстатами розвивалося і виробництво фрез, удосконалювалися їх конструкція і матеріали, з яких вони виготовлялися. Більш досконалі фрези дозволяли виконувати і більш складні операції, сприяючи розвитку і самих верстатів. На той час в світі існувало вже чимало компаній, які займалися виробництвом даного обладнання.

До початку 20-го століття фрезерні верстати були вже звичним обладнанням, яке активно використовувалося в усіх індустріальних країнах. Перша світова війна дала черговий поштовх до розвитку технологій фрезерування, а в 1920 році відбулася одна важлива подія – був створений верстат, який міг копіювати деталі на основі шаблону. До 1930-х років існували вже неймовірно великі і просунуті фрезерні верстати, які передбачили сьогоднішні верстати з ЧПУ в усіх відношеннях, за винятком самого управління ЧПУ. У 1936 році з’явився фрезерний верстат револьверного типу.

У 1952 році був побудований перший верстат з ЧПУ. Втім, на той момент йшлося лише про цікаву розробці, а не про моделі для масового виробництва. Знадобилося ще кілька років, перш ніж ідея перейшла з дослідницьких лабораторій в заводські цехи. Найперші моделі з ЧПУ надавали лише невеликий вплив на розвиток техніки в цілому. Але до 70-х років, коли це вже дозволяли зрослі обчислювальні потужності, моделі з ЧПУ стають звичайним явищем. До 80-х років цю техніку могли дозволити собі вже не лише великі виробництва, а й самостійні дизайнери або художники, а то і просто любителі працювати руками.

Вінцем розвитку фрезерних верстатів стали невеликі моделі з ЧПУ, які легко поміщаються на столі і при цьому дозволяють виготовляти найрізноманітніші вироби, від деталей для різних конструкцій до ювелірних прикрас.