早在公元前，中国已在指南车上应用复杂的齿轮系统，在被中香炉中应用了能永保水平位置的十字转架等机件。古希腊已有圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗杆传动的记载。但是关于齿轮传动瞬时速比与齿形的关系、齿形曲线的选择，直到17世纪之后方有理论阐述。手摇把和踏板机构是曲柄连杆机构的先驱，在各文明古国都有悠久历史，但是曲柄连杆机构的形式、运动和动力的确切分析和综合，则是近代机械学的成就。机械学作为一个专门学科迟至19世纪初才第一次列入高等工程学院（巴黎的工程学院）的课程。通过理论研究，人们方能精确地分析各种机械，包括复杂的空