Durante mucho tiempo de creyó que la pintura al óleo había sido inventada por el pintor flamenco Jan van Eyck a principios del siglo XV, pero se ha comprobado que ya existía con anterioridad. Van Eyck investigó esta técnica dentro de los convencionalismos lineales del temple, haciendo un dibujo detallado en una tabla cubierta de yeso y aplicando sucesivas capas de veladuras de óleo.
El paso a pintar sobre un lienzo de tela lo dieron los venecianos, con la ventaja de tener superficies más grandes y de fácil transportación, ya que se podía enrollar, a diferencia de la madera. Desarrollaron un estilo más libre basado en una pintura subyacente, monocroma y tosca, realizada al temple y añadiendo veladuras oleosas. Los pintores holandeses como Rembrandt y Frans Hals y el pintor español Diego Velázquez hicieron ensayos con la aplicación de empastes. Los artistas más ortodoxos de los siglos XVIII y XIX hacían la pintura subyacente en óleo negro y gris y después repintaban en color.
Los avances de la química proporcionaron nuevos y brillantes pigmentos en el siglo XIX. La invención de los tubos plegables, que venían a sustituir a las bolsitas de tripa de carnero donde se guardaban los pigmentos hasta entonces, permitió a los pintores trabajar al aire libre copiando directamente de la naturaleza. Los aditivos químicos, que mantenían la pintura fresca, hicieron posible que se hiciera un mayor uso de los empastes.
La pintura subyacente desapareció prácticamente. Los impresionistas franceses aplicaban, directamente sobre el lienzo, una gran cantidad de pequeñas pinceladas de colores brillantes. Con el desarrollo de la pintura no figurativa en el siglo XX, los pintores han experimentado con nuevas técnicas, aumentando las texturas con arena, ceniza o escayola, manchando los lienzos y trabajando con pinturas comerciales y con aerosoles; también han combinado la pintura con fotografías y material impreso para formar collages. La versatilidad de la pintura al óleo ha hecho de ella el mejor medio de expresión para el artista del siglo XX; sin embargo, desde la década de 1960 son muchos los pintores que consideran que la pintura acrílica se ajusta mejor a sus necesidad
