Les prédécesseurs du bikini remontent à l'Antiquité, à Çatalhöyük et dans le monde gréco-romain. Des œuvres d'art datant de l'époque de Dioclétien (286-305 après J.-C.) à la Villa Romana del Casale, en Sicile, représentent des femmes vêtues de vêtements ressemblant à des bikinis en mosaïque sur le sol. Les images de dix femmes, surnommées les "Bikini Girls", s'exerçant dans des vêtements qui passeraient pour des bikinis aujourd'hui, sont la mosaïque la plus reproduite parmi les 37 millions de carreaux colorés du site. Les découvertes archéologiques, notamment à Pompéi, montrent la déesse romaine Vénus portant un bikini. Une statue de Vénus en bikini a été trouvée dans un placard dans l'angle sud-ouest de la Casa della Venere ; d'autres ont été retrouvées dans le hall d'entrée.
Au début des années 1940, les maillots de bain deux pièces étaient fréquents sur les plages américaines. Des stars hollywoodiennes comme Ava Gardner, Rita Hayworth et Lana Turner ont essayé des maillots de bain ou des vêtements de plage similaires.
Enfin, le bikini moderne a été introduit par l'ingénieur français Louis Réard et le créateur de mode Jacques Heim à Paris en 1946. Réard était ingénieur automobile mais en 1946, il dirigeait la boutique de lingerie de sa mère près des Folies Bergères à Paris. Heim travaillait sur un nouveau type de costume de plage. Il était composé de deux pièces, le bas étant assez grand pour couvrir le nombril de la personne qui le portait. Réard baptise son maillot de bain "bikini", du nom de l'atoll de Bikini, l'une des îles du Pacifique Sud où des essais sur la nouvelle bombe atomique ont lieu cet été-là. Réard n'a pas trouvé de modèle pour porter son design. Il finit par engager Micheline Bernardini, une danseuse nue du Casino de Paris. Ce bikini, avec un string à l'arrière, avait 30 pouces carrés (194 cm2) de tissu avec du papier journal imprimé en travers. Il a été présenté le 5 juillet à la Piscine Molitor, une piscine publique de Paris. Le dessin de Heim est le premier à être porté sur la plage, mais le vêtement a été baptisé par Réard. Le bikini est devenu de plus en plus populaire tout au long des années 1960 et 1970.