从人类文明史之开源，由美索不达米亚时期，经过埃及、希腊、罗马、中古等时期，一直到文艺复兴时期齿轮技术的演变，特别是在齿轮及机械史上有所贡献的历史伟人，如阿基米德、伽利略、达文西、卡谬、尤拉、路易士、赫兹、葛理逊等人的简历、人像照片及生平十分珍贵。也有系统地叙述了齿轮发展史的概貌。

有关齿轮历史演进的阶段，可以借用德国K. Kutzbach教授划分方法：

齿轮的发展史第一阶段早期齿轮或类似梢（灯笼形）齿轮，并不讲求齿形、齿距等理论。

由于这个阶段不讲究齿形、齿距，对于齿轮的动力传达仅仅做为勾拉运动，即使主动齿轮可以连续运转，由于齿与齿之间尚有空隙，齿形也仅为方柱状，被动齿轮无法顺利衔接，会产生短暂的停滞现象，故不能达到连续运转的目标。如此不稳定的回转速度比，不能做汲水、起重等粗重工作以外更进一步的作业用途。看到这样的情形，人们苦思解决之道，方法是减少齿距，使得被动齿能够不至于中断运转。

于是，藉由减少齿距达到连续运转（但还不是现代意义的定速传动）人类对于齿轮的运用，进入了下述的第二阶段。

上古时期

齿轮由谁发明，并无可考，但可以确定的是时间非常久远。一般来说，齿轮的产生，可以有以下几种思考来源：

装饰或道具

金属铸造

锉刀

有辐辏但并无轮缘的轮子

但是，前项各种属于公元前2000年的思考来源，并无法确认有技术意含。换言之，在我们理解齿轮具有技术意含之前很久的时间，齿轮已经以非技术性的面貌，存在于我们的生活之中了。

至于，人类如何着手制造齿轮，其背后应具备怎样的技术能力？基本上，人类在公元前400年的时候，就懂得使用锉刀。由于锉刀的发明，人类才有能力配合已经拥有的斧头、槌子等工具以型塑金属和进一步木头。

齿轮的发展史第二阶段进展至时钟用齿轮，虽未有齿形理论，但齿轮已经具有弧线表面，并注意齿距等问题。

如前所述，此时已经注意到齿距的精确是确保连续运转的前题之一，但是，虽说可以连续运转，但是被动齿轮的速度仍旧无法成为稳定的固定值，这现象就是要进一步研究的课题。人类遂逐渐将探究的焦点移向齿形。

纪元前时期

产生初步的齿轮之后，人类就想探究齿轮相关议题与原理。这样的尝试，以我们所知，最早是亚里斯多德。他在《机械的问题》一书中，提到楔、曲轴、滚柱、车轮、滑轮等机械组件之外，还提及以青铜或铸铁可以传达回转运动的齿状轮，这是可查证的最早齿轮描述 记录。

换言之，至少在亚里斯多德的时代以前，就存在金属材质的雏形齿轮。既然知道人类已经发现齿轮，接着，让我们进一步探讨古代人类如何使用这雏形齿轮。就我们所知，人类使用雏形齿轮的用途，集中于汲水或扬水装置的传动。

但是，汲水或扬水装置是何时、由谁发明的，根据我们的理解，直到今天，还可以在两河流域、尼罗河，甚至黄河流域等地，看见这使用雏形齿轮的扬水装置。不仅仅是亚里斯多德，希腊的另一位学者阿基米德也探讨过齿轮的种种。阿基米德甚至研究了亚里斯多德所未曾提及的蜗轮，而留下相当篇幅的记录。

在那时代，人们不仅仅将齿轮作为回转的传动而已，还懂得利用齿轮作为省力装置。如亚历山大时代Pappus与Hieron的记载，出现了一个蜗轮与九个齿轮的省力装置，始得人们可以用130公斤的力量举起26公吨的重物，那大约释放大200倍的效能。

根据Pappus的记载，阿基米德曾经利用前述装置，以仅仅少数奴隶就将一艘大战舰Syraku sia推入海中，并引起当时社会巨大的回响。理解各种省力装置的巨大效能之后，难怪阿基米德会发下：只要给我一个适合的支点，我可以搬动整个大地。

齿轮的发展史第三阶段开始研究齿形以正确传达回转运动。

产生初步的齿轮之后，人类就想探究齿轮相关议题与原理。这样的尝试，以我们所知，最早是亚里斯多德。他在《机械的问题》一书中，提到楔、曲轴、滚柱、车轮、滑轮等机械组件之外，还提及以青铜或铸铁可以传达回转运动的齿状轮，这是可查证的最早齿轮描述记录。