Ο τόρνος δέντρων που εμφανίστηκε τη δεύτερη χιλιετία π.Χ. ήταν το αρχαιότερο πρωτότυπο της εργαλειομηχανής. Όταν εργάζεστε, πατάτε το φερμουάρ στο κάτω άκρο του σχοινιού, χρησιμοποιήστε την ελαστικότητα του κλάδου για να κάνετε το τεμάχιο εργασίας να περιστρέφεται από το σχοινί, κρατήστε το κέλυφος ή το πέτρινο ροκανίδι ως εργαλείο και μετακινήστε το εργαλείο κατά μήκος της ράβδου για να κόψετε το αντικείμενο εργασίας. Οι μεσαιωνικοί τόρνοι ελαστικών ράβδων εξακολουθούσαν να χρησιμοποιούν αυτήν την αρχή. Διαφήμιση εντός του άρθρου
Τον δέκατο πέμπτο αιώνα, λόγω της ανάγκης κατασκευής ρολογιών και όπλων, εμφανίστηκαν τόρνοι νημάτων και μηχανές επεξεργασίας εργαλείων για ωρολογοποιούς, καθώς και μηχανές διάτρησης βαρελιών που κινούνται με νερό. Γύρω στο 1500, ο Ιταλός Λεονάρντο ντα Βίντσι σχεδίασε εννοιολογικά σκίτσα τόρνων, μηχανών διάτρησης, μηχανών σπειρώματος και μηχανών εσωτερικής λείανσης, συμπεριλαμβανομένων νέων μηχανισμών όπως στρόφαλους, σφόνδυλους, άκρες λαιμού και ρουλεμάν. Το "Tian Gong Kai Wu" που δημοσιεύτηκε στη Δυναστεία Μινγκ στην Κίνα περιέχει επίσης τη δομή μιας μηχανής λείανσης, η οποία χρησιμοποιεί ένα πεντάλ ποδιού για να περιστρέψει μια σιδερένια πλάκα και προσθέτει άμμο και νερό για να κόψει νεφρίτη.
Η βιομηχανική επανάσταση του δέκατου όγδοου αιώνα προώθησε την ανάπτυξη των εργαλειομηχανών. Το 1774, ο Βρετανός Wilkinson εφηύρε μια πιο ακριβή μηχανή διάτρησης βαρελιών. Το επόμενο έτος, χρησιμοποίησε αυτό το μηχάνημα διάτρησης για να τρυπήσει τους κυλίνδρους που πληρούσαν τις απαιτήσεις της ατμομηχανής του Watt. Προκειμένου να τρυπήσει μεγαλύτερους κυλίνδρους, κατασκεύασε το 1776 μια μηχανή γεώτρησης κυλίνδρων με κίνηση με τροχούς, η οποία προώθησε την ανάπτυξη της ατμομηχανής. Από τότε, η εργαλειομηχανή κινείται από μια ατμομηχανή μέσω ενός άνω άξονα.
Το 1797, ο Βρετανός Maudsley δημιούργησε έναν τόρνο με βιδωτό στήριγμα εργαλείων, ο οποίος μπορεί να πραγματοποιήσει μηχανοκίνητη τροφοδοσία και στροφή νήματος, κάτι που είναι μια σημαντική αλλαγή στη δομή της εργαλειομηχανής. Ο Maudsley είναι επίσης γνωστός ως «πατέρας της βρετανικής βιομηχανίας εργαλειομηχανών».
Τον 19ο αιώνα, λόγω της προώθησης της κλωστοϋφαντουργίας, της ηλεκτρικής ενέργειας, των μηχανημάτων μεταφοράς και της παραγωγής όπλων, εμφανίστηκαν διάφορα είδη εργαλειομηχανών το ένα μετά το άλλο. Το 1817, οι Βρετανοί Ρόμπερτς δημιούργησαν ένα σκελετό σκελετών. Το 1818, η Αμερικανίδα Whitney κατασκεύασε μια οριζόντια φρέζα. Το 1876, οι Ηνωμένες Πολιτείες κατασκεύασαν έναν γενικό κυλινδρικό μύλο. το 1835 και το 1897, εφηύρε μια μηχανή κοπής γραναζιών και έναν διαμορφωτή γραναζιών.
Με την εφεύρεση του ηλεκτροκινητήρα, η εργαλειομηχανή άρχισε να χρησιμοποιεί τον ηλεκτρικό κινητήρα για να κινεί κεντρικά και στη συνέχεια χρησιμοποίησε ευρέως τη μονάδα κίνησης ενός ηλεκτροκινητήρα. Στις αρχές του εικοστού αιώνα, για την επεξεργασία τεμαχίων, εξαρτημάτων και εργαλείων σπειρώματος με μεγαλύτερη ακρίβεια, δημιουργήθηκαν διαδοχικά μηχανήματα διάτρησης συντεταγμένων και μηχανές λείανσης νημάτων. Παράλληλα, για την κάλυψη των αναγκών μαζικής παραγωγής σε βιομηχανίες όπως αυτοκίνητα και ρουλεμάν, έχουν αναπτυχθεί διάφορες αυτόματες εργαλειομηχανές, εργαλειομηχανές αντιγραφής, συνδυασμένες εργαλειομηχανές και αυτόματες γραμμές παραγωγής.
Με την ανάπτυξη της ηλεκτρονικής τεχνολογίας, οι Ηνωμένες Πολιτείες ανέπτυξαν την πρώτη αριθμητικά ελεγχόμενη εργαλειομηχανή το 1952. το 1958, ανέπτυξε ένα κέντρο μηχανικής κατεργασίας που μπορεί να αλλάζει αυτόματα εργαλεία για μηχανική κατεργασία πολλαπλών διεργασιών. Έκτοτε, με την ανάπτυξη και την εφαρμογή της ηλεκτρονικής τεχνολογίας και της τεχνολογίας υπολογιστών, η εργαλειομηχανή έχει υποστεί σημαντικές αλλαγές στις μεθόδους οδήγησης, τα συστήματα ελέγχου και τις δομικές λειτουργίες.