機(jī)械始于工具，工具是簡(jiǎn)單的機(jī)械。人類zui初制造的工具是石刀、石斧和石錘。現(xiàn)代各種復(fù)雜精密的機(jī)械，都是從古代簡(jiǎn)單的工具逐步發(fā)展而來(lái)的。古代由于交通不便，文化交流很少，世界上幾個(gè)基本獨(dú)立的文化區(qū)域，如東亞和南亞、西亞和歐洲的機(jī)械發(fā)展情況各不相同。如中國(guó)古代機(jī)械起源早，發(fā)展較快，在13、14世紀(jì)曾居世界前列，是獨(dú)立發(fā)展的，與其他地區(qū)不多。

    公元前三千年以前(期)，人類已廣泛使用石制和骨制的工具。搬運(yùn)重物的工具有滾子、撬棒和滑橇等，如古埃及建造金字塔時(shí)就已使用這類工具。公元前3500年后不久，古巴比倫的蘇美爾已有了帶輪的車，是在橇板下面裝上輪子而成。
期的重要工具有弓形鉆和制陶器用的轉(zhuǎn)臺(tái)。弓形鉆由燧石鉆頭、鉆桿、窩座和弓弦等組成。往復(fù)拉動(dòng)弓便可使鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，用來(lái)鉆孔、擴(kuò)孔和取火。弓形鉆后來(lái)又發(fā)展成為弓形車床，成為更有效的工具。

    埃及第三至第六王朝(約公元前2686～前2181)的早期，開始將牛拉的原始木犁和金屬鐮刀用于農(nóng)業(yè)。銅制工具的制造多用鍛打法。約公元前2500年，歐亞之間地區(qū)就曾使用兩輪和四輪的木質(zhì)馬車。埃及古代墓葬中曾發(fā)現(xiàn)公元前1500年前后的兩輪戰(zhàn)車。敘利亞在公元前1200年制造了磨谷子用的手磨。

    在建筑和裝運(yùn)物料過(guò)程中，已使用了杠桿、繩索滾棒和水平槽等簡(jiǎn)單工具?；唞ui早出現(xiàn)于公元前日世紀(jì)，亞述人用作城堡上的放箭機(jī)構(gòu)。絞盤zui初用在礦井中提取礦砂和從水井中提水。這時(shí)，埃及的水鐘、虹吸管、鼓風(fēng)箱和活塞式唧筒等流體機(jī)械也得到初步的發(fā)展和應(yīng)用。

    公元前六百年至公元四百年的古希臘和古羅馬被稱為古典文化時(shí)期。。這一時(shí)期在古希臘誕生了一些的哲學(xué)家和科學(xué)家，他們對(duì)古代機(jī)械的發(fā)展作出了杰出的貢獻(xiàn)。
如學(xué)者希羅關(guān)于五種簡(jiǎn)單機(jī)械(杠桿、尖劈、滑輪、輪與軸、螺紋)推動(dòng)重物的理論，至今仍有意義。這一時(shí)期木工工具有了很大改進(jìn)，除木工常用的成套工具如斧、弓形鋸、弓形鉆、鏟和鑿?fù)?，還發(fā)展了球形鉆、能拔鐵釘?shù)难蚪清N、伐木用的雙人鋸等。廣泛使用的還有長(zhǎng)軸車床和腳踏車床，用來(lái)制造家具和車輪輻條。腳踏車床一直延用到中世紀(jì)，為近代車床的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

    沖制錢幣也是這一時(shí)期金屬加工方面的一大成就，是現(xiàn)代成批生產(chǎn)技術(shù)的萌芽。但隨著羅馬帝國(guó)的滅亡，這種技術(shù)失傳了幾百年。

    約在公元前一世紀(jì)，古希臘人在手磨的基礎(chǔ)上制成了石輪磨。這是機(jī)械和機(jī)器方面的進(jìn)步。約在同時(shí)，古羅馬也發(fā)展了驢拉磨和類似的石輪磨。

    齒輪系在歐洲zui早的應(yīng)用是裝在戰(zhàn)車用來(lái)記錄行車?yán)锍痰睦锍逃?jì)上。杠桿原理在機(jī)械上的應(yīng)用此時(shí)已較普遍，如用在建筑上起吊重物的滑車和復(fù)式滑車。馬車和戰(zhàn)車也有了改進(jìn)。

    這時(shí)期在流體機(jī)械和動(dòng)力機(jī)械方面的發(fā)展是，首先擴(kuò)大了桔槔式提水工具和吊桶式水車的使用范圍；創(chuàng)造了渦形輪和諾斯水磨等新的流體機(jī)械，前者靠轉(zhuǎn)動(dòng)螺紋形桿，將水由低處提到高處，主要用于羅馬城市的供水，后者用來(lái)磨谷物，靠水流推動(dòng)方葉輪而轉(zhuǎn)動(dòng)，其功率不到半馬力。功率較大的有維特魯維亞水磨，水輪靠下沖的水流推動(dòng)，通過(guò)適當(dāng)選擇大小齒輪的齒數(shù)，就可調(diào)整水磨的轉(zhuǎn)速，其功率約三馬力，后來(lái)提高到五十馬力，成為當(dāng)時(shí)功率zui大的原動(dòng)機(jī)。

    利用活塞和氣缸制成的壓力泵和吸水泵，在此時(shí)期也有發(fā)展。zui早出現(xiàn)的是用來(lái)滅火的菲羅壓力泵，后來(lái)又有了從井中提水的吸水泵和壓力泵，以及羅馬人用于滅火的雙筒柱塞泵。
熱力機(jī)械這時(shí)主要是作為希臘學(xué)者和哲學(xué)家們的玩物而出現(xiàn)的。在公元一世紀(jì)，希羅的汽轉(zhuǎn)球(又叫風(fēng)神輪)就是一例。汽轉(zhuǎn)球下部的蒸鍋盛水，其上用支管連接著一只空心球。球上有兩支方向相反的切向噴口。當(dāng)鍋下燒火、球內(nèi)的水沸騰變成蒸汽噴出時(shí)，如產(chǎn)生的噴氣反作用推力足夠大，便會(huì)推動(dòng)球體不斷轉(zhuǎn)動(dòng)。汽轉(zhuǎn)球作為*個(gè)把蒸汽壓力轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)力的裝置而*，它也許是zui早應(yīng)用噴氣反作用原理的裝置。

    公元400～1500年時(shí)期屬于中世紀(jì)，1000年以前為中世紀(jì)的前期，1000～1500年為后期，以后的250年為臨近工業(yè)革命時(shí)期。

    中世紀(jì)的前期延綿約600年，機(jī)械技術(shù)的發(fā)展因古希臘和羅馬的古典文化處于消沉而陷于長(zhǎng)期停頓。后期，隨著農(nóng)業(yè)和手工業(yè)的發(fā)展，意、法，英等國(guó)相繼興辦大學(xué)，發(fā)展自然科學(xué)和人文科學(xué)，培養(yǎng)人才，同時(shí)又吸取了當(dāng)時(shí)中國(guó)、阿拉伯和伊斯蘭帝國(guó)的*科學(xué)技術(shù)，機(jī)械技術(shù)開始恢復(fù)和發(fā)展。

    首先在西歐開始用煤冶煉生鐵，制造了大型鑄件。隨著水輪機(jī)的發(fā)展，已有足夠的動(dòng)力來(lái)帶動(dòng)用皮革制造的大型風(fēng)箱，以獲得較高的熔化溫度，鑄造大炮和大鐘的作坊逐漸增多，鑄件重量漸漸增大。在農(nóng)業(yè)方面創(chuàng)造出裝有曲凹面犁板的犁頭，以取代羅馬時(shí)代的尖劈犁頭。

    這個(gè)時(shí)期還出現(xiàn)了手搖鉆，其構(gòu)造表明，曲柄連桿機(jī)構(gòu)的原理已用于機(jī)械。加工機(jī)械方面出現(xiàn)了大輪盤的車床。12世紀(jì)和13世紀(jì)后半期，先后出現(xiàn)了裝有繩索擒縱機(jī)構(gòu)的原始鐘和天平式的鐘。天平式的鐘是*種實(shí)際應(yīng)用的機(jī)械式的鐘，其中裝有時(shí)針和秒針，表明時(shí)鐘齒輪系有了進(jìn)一步的發(fā)展，在15世紀(jì)的歐洲家庭中已得到較為普遍的應(yīng)用。

    表是公元1500年前開始制造的。重要的改進(jìn)是用螺旋彈簧代替重物以產(chǎn)生動(dòng)力，此外還加了棘輪機(jī)構(gòu)。機(jī)械式鐘表創(chuàng)造的成功，不僅為現(xiàn)代文明所必需，也推動(dòng)了精密零件的制造技術(shù)。機(jī)械式鐘表后來(lái)又得到全面改進(jìn)，如單擺式時(shí)鐘取代了原來(lái)的天平式時(shí)鐘。1676年，英國(guó)為格林威治天文臺(tái)制作了擺長(zhǎng)不同的兩種精密時(shí)鐘。這時(shí)期的懷表采用雙金屬條，解決了平衡輪的溫度補(bǔ)償問(wèn)題。

    在流體機(jī)械方面，出現(xiàn)了下沖或上沖式水輪機(jī)(水磨)，以及風(fēng)磨和風(fēng)輪機(jī)。水平下沖式水輪機(jī)是由早期水磨改進(jìn)而成的，到12、13世紀(jì)已用作采礦、粉碎、冶煉等作業(yè)的動(dòng)力。這種水輪機(jī)經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，于14世紀(jì)又發(fā)展成為大型上沖式水輪機(jī)，用于提升礦石。這一時(shí)期西歐在水力利用方面有很大進(jìn)展，水輪機(jī)作坊迅速增加。

    公元1500～1750年，機(jī)械技術(shù)發(fā)展極為迅速。材料方面的進(jìn)展主要表現(xiàn)在用鋼鐵、特別是用生鐵代替木材制造機(jī)器、儀器和工具。同時(shí)，為了解決采礦中的運(yùn)輸問(wèn)題，在1770年前后，英國(guó)發(fā)展了馬拉有軌貨車。先是用木軌，后又換成鐵軌。

    這一時(shí)期工具機(jī)也獲得了不少成就，比如制造出水力輾軋機(jī)械和幾種機(jī)床，如齒輪切削機(jī)床、螺紋車床、小型腳踏砂輪磨床及研磨光學(xué)儀器鏡片的拋光機(jī)等。水泵在此時(shí)期也有了發(fā)展，它主要用于解決當(dāng)時(shí)礦井排水和城市供水問(wèn)題，包括礦井排水泵、正向旋轉(zhuǎn)泵(1588)和離心泵(1689)等。

    這時(shí)意大利發(fā)明了水壓空氣壓縮機(jī)(俗稱水風(fēng)箱)，它可用作熔煉鋼鐵的鼓風(fēng)機(jī)，以取代舊式的皮老虎。1759年又出現(xiàn)了大型鼓風(fēng)機(jī)。風(fēng)力機(jī)械如風(fēng)磨的應(yīng)用也更廣泛，數(shù)量增加，僅英國(guó)就已有數(shù)千臺(tái)之多，用于磨粉、泵水和鋸木。

    在動(dòng)力機(jī)械方面，1698年，英國(guó)的薩弗里制造的礦井蒸汽水泵，被稱為“礦工之友"，它開創(chuàng)了用蒸汽作功的先河。1705年，英國(guó)的紐科門發(fā)明大氣式蒸汽機(jī)，它雖然很不完善，但卻是*臺(tái)工作比較可靠的蒸汽機(jī)，主要用于提水，功率可達(dá)六馬力，這種蒸汽機(jī)在1750在前已在歐洲推廣，后來(lái)又傳到美國(guó)。

    這一時(shí)期，在歐洲誕生了工程科學(xué)。許多科學(xué)家，如牛頓、伽利略、萊布尼茲、玻意耳、胡克等，他們?yōu)樾驴茖W(xué)奠定了多方面的理論基礎(chǔ)。

    為了鼓勵(lì)創(chuàng)造發(fā)明，意大利和英國(guó)分別在1474和1561年建立了機(jī)構(gòu)。十七世紀(jì)60年代還建立了科學(xué)學(xué)會(huì)，如英國(guó)*學(xué)會(huì)。英國(guó)于1665年開始出版科學(xué)報(bào)告會(huì)文獻(xiàn)，法國(guó)約于同時(shí)建立了法國(guó)*。俄、德兩國(guó)也分別于1725和1770年建立了俄國(guó)*和柏林*。這些學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)沖破了當(dāng)時(shí)教會(huì)的禁錮展開自由討論，交流學(xué)術(shù)觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因而極大的促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)以及機(jī)械工程的發(fā)展。