Древние токарные станки управлялись вручную или ногами: заготовка вращалась с помощью веревок во время резки ручным-инструментом. В 1797 году британский изобретатель-механик Модсли создал современный токарный станок с инструментальной стойкой с винтовым-приводом, а в 1800 году он применил переключение передач для изменения скорости подачи и шага обрабатываемой резьбы. В 1817 году другой англичанин, Робертс, использовал четырехступенчатый шкив и механизм заднего шкива для изменения скорости шпинделя. Для улучшения механизации и автоматизации в 1845 году американское агентство Fitch изобрело револьверный токарный станок. В 1848 году появился американский токарно-карусельный станок. В 1873 году американец Спенсер построил одношпиндельный токарно-автоматический станок, а вскоре после этого он построил трех-автоматический токарный станок.
В начале 20 века появились токарные станки с редукторами, приводимыми в движение одним двигателем. После Первой мировой войны в связи с потребностями военной, автомобильной и другой машиностроительной промышленности быстро развивались различные высокоэффективные токарные автоматы и специализированные токарные станки. Для повышения производительности мелкосерийного производства в конце 1940-х годов получили широкое распространение токарные станки, оснащенные гидравлическими копирующими устройствами, а также были разработаны многоинструментальные токарные станки. В середине-1950-х годов были разработаны токарные станки с программным управлением, перфокартами, контактными пластинами и дисковыми переключателями. Технология числового программного управления начала использоваться на токарных станках в 1960-х годах и получила быстрое развитие после 1970-х годов.
