Den tidligste fræsemaskine var en horisontal fræsemaskine opfundet af amerikanske E. Whitney i 1818. For at fræse spiralrillerne på spiralbor, skabte amerikanske JR Brown den første universelle fræsemaskine i 1862, en prototype af gantry-fræseren. Omkring 1884 dukkede portalfræsemaskiner op. I 1920'erne opstod semi-automatiske fræsemaskiner, hvor arbejdsbordet brugte stop til automatisk at skifte mellem "feed-hurtig" og "hurtig{11}}fremføring".
Efter 1950 udviklede fræsemaskiner sig hurtigt med hensyn til styresystemer. Anvendelsen af digital kontrol forbedrede i høj grad automatiseringsniveauet for fræsemaskiner. Især efter 1970'erne blev mikroprocessor-baserede digitale kontrolsystemer og automatiske værktøjsskiftere anvendt på fræsemaskiner, hvilket udvidede bearbejdningsområdet og forbedrede bearbejdningsnøjagtighed og effektivitet.
Med den kontinuerlige intensivering af mekaniseringen begyndte CNC-programmering at blive brugt i vid udstrækning i værktøjsmaskiner, hvilket i høj grad frigjorde arbejdskraft. CNC-programmerede fræsemaskiner vil gradvist erstatte manuel betjening. Kravene til medarbejderne vil blive stadig højere, men den resulterende effektivitet vil også stige.
