Nimeni nu știe când a fost folosită pentru prima dată vopseaua de ulei. Peșterile din Afganistan sunt decorate cu picturi antice în vopsea amestecată cu ulei. Se crede că acest tip de vopsea a fost folosit și în alte țări din Asia.
Se crede că vopseaua de ulei a fost folosită în Europa în Evul Mediu la început pentru decorarea scuturilor, deoarece vopseaua de ulei rezista mai bine decât vopseaua tradițională de tempera atunci când era expusă la intemperii sau dacă era tratată cu duritate.
Istoricul de artă renascentist Giorgio Vasari a afirmat că arta picturii în ulei provine din nordul Europei, iar cel care a inventat-o a fost celebrul pictor flamand Jan van Eyck. Artiștii din zonele Belgiei și Olandei de astăzi au fost primii artiști care au făcut din pictura în ulei metoda lor obișnuită de pictură. Această tendință s-a răspândit și în alte părți ale Europei de Nord. O pictură celebră numită Reperul Portinari de Hugo van der Goes a ajuns la Florența în anii 1470, într-o perioadă în care Leonardo da Vinci era tânăr. La această dată, picturile în ulei erau de obicei realizate pe panouri de lemn, așa cum erau picturile în tempera.
O altă influență asupra picturii în ulei în Italia a fost un artist din Sicilia, Antonello da Messina, care a învățat să picteze în ulei. A călătorit de-a lungul Italiei, din Sicilia până la Veneția, și a realizat multe picturi mici, inclusiv portrete și imagini ale Madonei cu Pruncul și ale lui Iisus. A influențat mulți artiști, în special în Veneția. Giovanni Bellini, care făcea parte dintr-o familie de pictori renumiți, a fost unul dintre primii pictori din Italia care a pictat tablouri foarte mari în ulei. Artiști din alte părți ale Italiei au vizitat Veneția și, în curând, noua metodă de pictură s-a răspândit.
Până în 1540, foarte puțini pictori mai lucrau în tempera, metoda anterioară de pictură pe panouri. În Italia, mulți artiști au continuat să decoreze pereții și tavanele cu fresce. Cu toate acestea, s-a descoperit că vopseaua în ulei, spre deosebire de tempera, era flexibilă (se putea îndoi). Acest lucru însemna că putea fi folosită pe suprafețe flexibile, cum ar fi pânza, fără să se desprindă și să cadă. Odată ce pictura pe pânză (pânză grea de in) a devenit obișnuită, artiștii au putut realiza tablouri enorme. Dacă tabloul era prea mare pentru a încăpea pe o ușă, artistul putea pur și simplu să-l ruleze.
Încă din anii 1500, pictura în ulei a rămas tehnica preferată a artiștilor care doresc să picteze un tablou care să dureze mult timp. Galeria de mai jos prezintă lucrări ale unora dintre cei mai renumiți artiști care au lucrat cu vopsea în ulei. Artiștii celebri din secolul XX nu sunt prezentați aici, deoarece multe dintre lucrările lor sunt protejate de drepturi de autor. Printre artiștii moderniști faimoși care au pictat în ulei se numără Picasso, Matisse, Mondrian, Chagall, Kandinsky, Malevich, Salvador Dali, Francis Bacon, Lucien Freud și Jackson Pollock.