Personne ne sait quand la peinture à l'huile a été utilisée pour la première fois. Les grottes d'Afghanistan sont décorées de peintures anciennes à la peinture mélangée à l'huile. On pense que ce type de peinture était également utilisé dans d'autres pays d'Asie.
On pense que la peinture à l'huile a d'abord été utilisée en Europe au Moyen Âge pour la décoration des boucliers, car la peinture à l'huile durait mieux que la peinture traditionnelle à la détrempe lorsqu'elle était exposée aux intempéries ou si elle était grossièrement traitée.
L'historien de l'art de la Renaissance, Giorgio Vasari, a déclaré que l'art de la peinture à l'huile venait du nord de l'Europe et que la personne qui l'avait inventé était le célèbre peintre flamand Jan van Eyck. Les artistes des régions de la Belgique et des Pays-Bas modernes ont été les premiers à faire de la peinture à l'huile leur méthode de peinture habituelle. Cette tendance s'est étendue à d'autres parties de l'Europe du Nord. Un célèbre tableau appelé le retable Portinari d'Hugo van der Goes est arrivé à Florence dans les années 1470, à l'époque où Léonard de Vinci était jeune. À cette date, les peintures à l'huile étaient généralement réalisées sur des panneaux de bois, à la manière des tableaux à la détrempe.
Une autre influence sur la peinture à l'huile en Italie est celle d'un artiste de Sicile appelé Antonello da Messina, qui avait appris à peindre à l'huile. Il a parcouru toute l'Italie, de la Sicile à Venise, et a réalisé de nombreux petits tableaux, dont des portraits et des images de la Vierge à l'Enfant et de Jésus. Il a influencé de nombreux artistes, en particulier à Venise. Giovanni Bellini, qui faisait partie d'une famille de peintres connus, a été l'un des premiers peintres en Italie à peindre de très grands tableaux à la peinture à l'huile. Des artistes d'autres régions d'Italie ont visité Venise et la nouvelle méthode de peinture s'est rapidement répandue.
En 1540, il y avait très peu de peintres qui travaillaient encore à la détrempe, l'ancienne méthode de peinture sur panneaux. En Italie, de nombreux artistes ont continué à décorer les murs et les plafonds avec des fresques. Cependant, on a découvert que la peinture à l'huile, contrairement à la détrempe, était flexible (elle pouvait se plier). Cela signifie qu'elle peut être utilisée sur des surfaces souples comme le tissu sans se détacher et tomber. Une fois que la peinture sur toile (toile de lin épaisse) est devenue habituelle, les artistes ont pu réaliser d'énormes tableaux. Si le tableau était trop grand pour passer par une porte, l'artiste pouvait simplement l'enrouler.
Depuis les années 1500, la peinture à l'huile reste la technique préférée des artistes qui veulent peindre un tableau qui dure longtemps. La galerie ci-dessous présente les œuvres de certains des artistes les plus célèbres qui ont travaillé à la peinture à l'huile. Les artistes célèbres du XXe siècle ne sont pas présentés ici, car nombre de leurs œuvres sont protégées par des droits d'auteur. Parmi les artistes modernistes célèbres qui ont peint à l'huile figurent Picasso, Matisse, Mondrian, Chagall, Kandinsky, Malevich, Salvador Dali, Francis Bacon, Lucien Freud et Jackson Pollock.