Nessuno sa quando la pittura a olio fu usata per la prima volta. Le grotte in Afghanistan sono decorate con antiche pitture in vernice mista a olio. Si crede che questo tipo di pittura sia stato usato anche in altri paesi dell'Asia.
Si crede che la pittura a olio sia stata usata in Europa nel Medioevo all'inizio per decorare gli scudi, perché la pittura a olio durava meglio di quella tradizionale a tempera quando era alle intemperie, o se veniva trattata in modo grossolano.
Lo storico dell'arte rinascimentale, Giorgio Vasari, disse che l'arte della pittura a olio venne dal nord Europa e la persona che la inventò fu il famoso pittore fiammingo Jan van Eyck. Gli artisti delle zone del Belgio moderno e dei Paesi Bassi furono i primi a fare della pittura a olio il loro metodo abituale di pittura. Questa tendenza si diffuse in altre parti del Nord Europa. Un famoso dipinto chiamato la Pala Portinari di Hugo van der Goes arrivò a Firenze negli anni 1470 in un periodo in cui Leonardo da Vinci era giovane. I dipinti a olio a questa data erano di solito fatti su pannelli di legno, nel modo in cui lo erano i quadri a tempera.
Un'altra influenza sulla pittura a olio in Italia fu un artista siciliano chiamato Antonello da Messina, che aveva imparato a dipingere a olio. Viaggiò per tutta l'Italia, dalla Sicilia a Venezia, e fece molti piccoli dipinti tra cui ritratti e immagini della Madonna col Bambino e Gesù. Influenzò molti artisti, in particolare a Venezia. Giovanni Bellini, che faceva parte di una famiglia di noti pittori, fu uno dei primi pittori in Italia a dipingere quadri molto grandi ad olio. Artisti di altre parti d'Italia visitarono Venezia e presto il nuovo metodo di pittura si diffuse.
Nel 1540, c'erano pochissimi pittori che lavoravano ancora a tempera, il metodo precedente per la pittura su tavola. In Italia, molti artisti continuarono a decorare pareti e soffitti con affreschi. Tuttavia, si scoprì che la pittura ad olio, a differenza della tempera, era flessibile (poteva piegarsi). Questo significava che poteva essere usato su superfici flessibili come la tela senza staccarsi e cadere. Una volta che la pittura su tela (pesante tela di lino) divenne usuale, gli artisti furono in grado di fare quadri enormi. Se il dipinto era troppo grande per passare attraverso una porta, l'artista poteva semplicemente arrotolarlo.
Dal 1500, la pittura a olio è rimasta la tecnica preferita dagli artisti che vogliono dipingere un quadro che duri a lungo. La galleria qui sotto mostra le opere di alcuni dei più famosi artisti che hanno lavorato con la pittura a olio. Gli artisti famosi del XX secolo non sono mostrati qui, perché molte delle loro opere sono protette da copyright. Famosi artisti modernisti che hanno dipinto a olio includono Picasso, Matisse, Mondrian, Chagall, Kandinsky, Malevich, Salvador Dali, Francis Bacon, Lucien Freud e Jackson Pollock.