3D打印技术的历史并不长。1984年，查尔斯.赫尔研发了3D打印技术。1986年，该技术获得了专利，查尔斯.赫尔将其命名为立体光刻技术，并成立了3D Systems公司，开发了第一台商用3D打印机。 

1987年，DTM公司（现在为BFGoodrich公司的附属公司）开发了选择性激光烧结（SLS）技术，并且进行了商业化应用。 

1988年，3D Systems公司开发出SLA-2502设备，并向公众出售。同年，斯科特.克伦普研发了熔融沉积成型（FDM）技术，并于1989年成立了Stratasys公司。 

1991年，Helisys公司售出了第一台分层实体制造（LOM）系统。 

1992年，Stratasys公司售出了首批基于FDM的“三维建模”机器。同年，DTM公司售出了第一台SLS系统。 

1993年，麻省理工学院获得了“三维打印技术”的专利，该技术类似于二维打印机中使用的喷墨印刷技术。 

1995年，麻省理工学院研发了粉末层和喷头3D打印（3DP）技术，Z公司从麻省理工学院获得了独家使用“三维打印（3DP）技术”的授权，并在三维打印技术的基础上开发了3D打印机。 

1996年，3D Systems公司推出“Actua 2100”快速成型机。同年Stratasys公司推出“Genisys”，Z公司推出“Z402”，第一次使用了“3D打印机”的称谓。 

1997年，EOS公司将三维立体系统业务出售给3D Systems公司，但其仍然是欧洲最大的生产商。 

2005年，Z公司推出“SpectrumZ510”。这是市场上第一台高精度彩色3D打印机。 

2006年，RepRap开放源码项目启动，其目的是开发一种能进行自我复制的3D打印机。

2008年，第一个版本的RepRap机推出，它可以打印约50%的该机的自身部件。同年，Objet Geometries公司宣布推出革命性的“Connex500”快速成型系统，这是有史以来第一个能够同时使用几种不同材料的3D打印机。 

2009年，Bre Pettis带领团队创立了著名的桌面级3D打印机公司──MakerBot，MakerBot打印机源自于RepRap开源项目。MakerBot出售DIY套件，购买者可自行组装3D打印机。国内的创客开始了仿造工作，个人3D打印机产品市场由此蓬勃兴起。
2011年，英国南安普敦大学的工程师们设计和试驾了全球首架3D打印的飞机。Kor Ecologic推出全球第一辆3D打印的汽车Urbee。英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机。
2012年，维也纳大学的研究人员宣布利用双光子光刻（Two-PhotonLithography）突破了3D打印的最小极限，展示了一辆不到0.3mm的赛车模型。来自MIT的团队成立Formlabs公司，并发布了世界上第一台廉价且高精度的SLA个人3D打印机Form 1。国内的创客也由此开始研发基于SLA技术的个人3D打印机。苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。
2013年，美国分布式防御组织发布全世界第一款完全通过3D打印制造出的塑料手枪（除了撞针采用金属），并成功试射。同年11月，美国Solid Concepts公司制造了全球第一款3D全金属手枪。美国国家航空航天局（NASA）测试3D打印的火箭部件。
2014年，美国南达科塔州一家名为Flexible Robotic Environments（FRE）的公司公布了最新开发的全功能制造设备VDK6000，兼具金属3D打印（增材制造）、车床（减材制造，包括：铣销、激光扫描、超声波检具、等离子焊接、研磨/抛光/钻孔）及3D扫描功能。
2015年，美国Carbon3D公司发布一种新的光固化技术——连续液态界面制造（Continuous Liquid Interface Production，CLIP）：利用氧气和光连续地从树脂材料中逐出模型。该技术比目前任意一种3D打印技术要快25-100倍。