El torn d'arbres que va aparèixer al segon mil·lenni aC va ser el primer prototip de màquina-eina. Quan treballeu, trepitgeu la virola a l'extrem inferior de la corda, utilitzeu l'elasticitat de la branca per fer girar la peça per la corda, subjecteu la closca o l'encenall de pedra com a eina i moveu l'eina al llarg del llistó per tallar el peça de treball. Els torns de barres elàstiques medievals encara utilitzaven aquest principi. Anunci dins de l'article
Al segle XV, a causa de la necessitat de fabricar rellotges i armes, van aparèixer els torns de fil i les màquines de processament d'engranatges per a rellotgers, així com les màquines mandrinadores de barrils accionades per aigua. Cap a l'any 1500, l'italià Leonardo da Vinci va dibuixar esbossos conceptuals de torns, mandrinadores, roscades i rectificadores internes, incloent nous mecanismes com ara manovelles, volants, puntes de coll i coixinets. El "Tian Gong Kai Wu" publicat a la dinastia Ming a la Xina també conté l'estructura d'una rectificadora, que utilitza un pedal per girar una placa de ferro i afegeix sorra i aigua per tallar jade.
La revolució industrial del segle XVIII va impulsar el desenvolupament de les màquines-eina. El 1774, el britànic Wilkinson va inventar una màquina mandrinada de barrils més precisa. L'any següent, va utilitzar aquesta màquina mandrinadora de barrils per perforar els cilindres que complien els requisits de la màquina de vapor de Watt. Per tal de perforar cilindres més grans, el 1776 va construir una perforadora de cilindres accionada per rodes d'aigua, que va promoure el desenvolupament de la màquina de vapor. Des de llavors, la màquina-eina ha estat accionada per una màquina de vapor a través d'un eix aeri.
El 1797, el britànic Maudsley va crear un torn amb un suport d'eines accionat per cargol, que pot realitzar alimentació motoritzada i tornejat de rosca, que és un canvi important en l'estructura de la màquina-eina. Maudsley també és conegut com el "pare de la indústria britànica de màquines-eina".
Al segle XIX, a causa del foment de la producció tèxtil, elèctrica, de maquinària de transport i d'armes, van aparèixer diversos tipus de màquines-eina una darrere l'altra. El 1817, els britànics Roberts van crear una planadora de pòrtic; el 1818, la nord-americana Whitney va fer una fresadora horitzontal; el 1876, els Estats Units van fabricar una rectificadora cilíndrica universal; el 1835 i el 1897, va inventar una màquina de tallar engranatges i un modelador d'engranatges.
Amb la invenció del motor elèctric, la màquina-eina va començar a utilitzar el motor elèctric per conduir centralment i després va utilitzar àmpliament l'accionament del motor elèctric únic. A principis del segle XX, per tal de processar peces, accessoris i eines de roscat amb més precisió, es van crear successivament màquines de mandrinar coordenades i rectificadores de fil. Al mateix temps, per tal de satisfer les necessitats de producció massiva en indústries com ara automòbils i coixinets, s'han desenvolupat diverses màquines-eina automàtiques, màquines-eina de còpia, màquines-eina combinades i línies de producció automàtiques.
Amb el desenvolupament de la tecnologia electrònica, els Estats Units van desenvolupar la primera màquina-eina de control numèric el 1952; el 1958, va desenvolupar un centre de mecanitzat que pot canviar automàticament les eines per al mecanitzat multiprocés. Des de llavors, amb el desenvolupament i l'aplicació de la tecnologia electrònica i la tecnologia informàtica, la màquina-eina ha experimentat canvis significatius en els mètodes de conducció, sistemes de control i funcions estructurals.