Stružnica za drevesa, ki se je pojavila v drugem tisočletju pred našim štetjem, je bila najzgodnejši prototip strojnega orodja. Med delom stopite na obroček na spodnjem koncu vrvi, uporabite elastičnost veje, da se obdelovanec vrti ob vrvi, držite lupino ali kamenček kot orodje in premikajte orodje po letvi, da odrežete obdelovanec. Srednjeveške stružnice z elastičnimi palicami so še vedno uporabljale ta princip. Oglas znotraj članka
V 15. stoletju so se zaradi potrebe po izdelavi ur in orožja pojavile navojne stružnice in stroji za obdelavo zobnikov za urarje ter stroji za vrtanje sodov na vodni pogon. Okoli leta 1500 je Italijan Leonardo da Vinci narisal konceptualne skice stružnic, vrtalnih strojev, strojev za vrezovanje navojev in strojev za notranje brušenje, vključno z novimi mehanizmi, kot so ročice, vztrajniki, konice vratov in ležaji. "Tian Gong Kai Wu", objavljen v dinastiji Ming na Kitajskem, vsebuje tudi zgradbo brusilnega stroja, ki uporablja nožni pedal za vrtenje železne plošče in dodaja pesek in vodo za rezanje žada.
Industrijska revolucija v osemnajstem stoletju je spodbudila razvoj obdelovalnih strojev. Leta 1774 je Britanec Wilkinson izumil natančnejši stroj za vrtanje sodov. Naslednje leto je uporabil ta stroj za vrtanje sodov, da je izvrtal valje, ki so ustrezali zahtevam Wattovega parnega stroja. Za vrtanje večjih valjev je leta 1776 zgradil stroj za vrtanje valjev na vodno kolo, kar je spodbudilo razvoj parnega stroja. Od takrat poganja obdelovalni stroj parni stroj skozi nadzemno gred.
Leta 1797 je Britanec Maudsley izdelal stružnico z vijačnim držalom orodja, ki lahko realizira motoriziran pomik in struženje navojev, kar je velika sprememba v strukturi obdelovalnega stroja. Maudsley je znan tudi kot "oče britanske industrije obdelovalnih strojev".
V 19. stoletju so se zaradi pospeševanja proizvodnje tekstila, energije, transportnih strojev in orožja druga za drugo pojavljale različne vrste obdelovalnih strojev. Leta 1817 je Britanec Roberts ustvaril portalni skobeljni stroj; leta 1818 je Američan Whitney izdelal horizontalni rezkalni stroj; leta 1876 so ZDA izdelale univerzalni cilindrični mlin; leta 1835 in 1897 je izumil stroj za rezkanje zobnikov in oblikovalnik zobnikov.
Z izumom elektromotorja je obdelovalni stroj začel uporabljati elektromotor za centralni pogon, nato pa je široko uporabljal enojni elektromotorni pogon. V začetku dvajsetega stoletja so za bolj natančno obdelavo obdelovancev, vpenjal in orodij za vrezovanje navojev zaporedno nastajali koordinatni vrtalni stroji in stroji za brušenje navojev. Hkrati so za potrebe množične proizvodnje v panogah, kot so avtomobili in ležaji, razvili različna avtomatska strojna orodja, kopirna strojna orodja, kombinirana strojna orodja in avtomatske proizvodne linije.
Z razvojem elektronske tehnologije so ZDA leta 1952 razvile prvo numerično krmiljeno strojno orodje; leta 1958 je razvilo obdelovalni center, ki lahko samodejno menja orodja za večprocesno obdelavo. Od takrat je z razvojem in uporabo elektronske tehnologije in računalniške tehnologije strojno orodje doživelo pomembne spremembe v načinih vožnje, krmilnih sistemih in strukturnih funkcijah.