天然橡胶的原产地在中南美洲。橡胶传入欧洲，是从1492年哥伦布发现新大陆开始的。那时橡胶的进口量还很少，人们几乎不知道它的用途。
1823年，由于橡胶雨衣问世，橡胶的需求量才开始增加。而其缺点——低温易变硬、高温易发黏的弊病也被科学家和制造商们所关注。后来，美国发明家古德伊尔把天然橡胶与硫磺的混合物加热，因而得到了与天然橡胶性质完全不同的东西——橡胶加硫磺，使橡胶变成易于成形、富于弹性的有用材料，为后来合成橡胶的发明打下了基础。
随着19世纪末交通运输事业的迅猛发展，人们对橡胶的需求量更是大大增加了，橡胶一下子变得身价百倍，成为国民经济建设的重要战略资源。但是由于天然橡胶只产于部分亚热带地区，产量有限，而大部分需求橡胶的工业化国家受环境的限制并不能大批种植橡胶。这种供求关系的矛盾以及对天然橡胶的分析研究更加坚定了科学家研制合成橡胶的决心。
德国首先于1912年采用与橡胶单体异戊二烯结构相近的二甲基于二烯为单体合成了甲基橡胶。但是，甲基橡胶成本较高，耐压性能却较差。所以当德国和苏联在20世纪30年代初期研制成功丁钠橡胶后，立即开始了这一新型橡胶的大规模生产，并关闭了所有的甲基橡胶的生产工厂。新型的丁钠橡胶则是由酒精蒸汽通过催化剂变成了丁二烯单体再聚合而成。但是酒精的成本仍然比较高。不久科学家又研究出以乙炔代替酒精生产丁二烯的工艺技术。后来人们发现石油、天然气中的丁烷、丁烯都可制得丁二烯。由此，丁二烯便逐渐成为制造合成橡胶的主要单体，现在凡是带有“丁”字的合成橡胶中都含有它。
然而，丁钠橡胶的性能还是远不如天然橡胶。各国科学家为此大力开展了对丁钠橡胶的改良试验。由丁二烯与苯乙烯共聚得到的性能接近天然橡胶的丁苯橡胶的研制成功就是其中重要的成果，并于1937年在德国开始正式投入生产。
第二次世界大战中，美国因橡胶供应紧张，也在大力发展合成橡胶的研制工作。早在1931年，杜邦公司的化学家卡罗瑟斯就研制成功了以氯丁二烯为单体的氯丁橡胶。这种合成橡胶具有天然橡胶所不具备的优点，如耐腐蚀、耐老化、不易燃，特别不易溶于汽油等有机溶剂，在军事装备应用上具有极高的价值。1943年科学家们又研制出在耐热、耐老化、电绝缘性能上较天然橡胶更优的丁基橡胶。
第二次世界大战后，许多工业发达国家都在积极进行合成橡胶的研究和生产，世界产量上升得很快。同时由于生产工艺的不断改进，原料来源的继续扩大，新的合成品种迅速增加，像顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶都是公认的性能优异的新品种。
除上述几种通用的合成橡胶外，自20世纪60年代以来，一些具有特殊性能的合成橡胶也研制出来了。如产量较大的丁腈橡胶可在-40℃到135℃的温度范围内较长时间使用，耐腐蚀性能也很好；硅橡胶、氟橡胶既能在-50℃以下保持不变性，又可耐热高达250℃以上，常被用于制造火箭、导弹、飞机的零部件。目前，这类特种橡胶的研制已达200多种，各自在新的技术领域中发挥着重要的作用。