在齿轮发展的初期，人们并没有考虑过齿廓的问题。那时候的齿轮只是通过齿与齿的啮合来传递转动的一种零件。所谓齿廓、齿距等概念完全没有被考虑。
在钟表上使用的齿轮，就必需能进行精确的传动。这样，虽然还谈不上什么理论，但人们根据经验进行思考，对齿廓有了认识，并能用其进行相当精确地传动。
最早人们研究的是圆销状齿的啮合，是用普通、同一角速度转动的齿廓。由此，演变出摆线曲线的外摆线。其后17世纪丹麦的奥拉夫·雷玛、法国的菲利普·赖尔又发表了各种各样的见解。
相对等角速度运动的齿廓而言，摆线作为齿廓曲线是最适合的，但这个认识还只停留在理论上。
1733年，法国的加缪发表了两个齿面啮合状态下齿与齿之间接触点轨迹的概念。
小齿轮的齿数啮合率较低一点时，在齿根面的法线上和齿顶面进行外摆线齿廓运动。当时这个齿廓用于钟表制作，其原理人们已略知一二，但具体阐述此理论的是加缪。
此后，摆线齿廓的研究有了进步，但当时齿轮还没有互换性。也就是说：对于都是6个齿的小齿轮，其相啮合的配对齿轮是36个齿或60个齿时，其齿廓是不同的。
当时认为这个现象是正常的，但英国的威利斯对互换性摆线齿廓发表了自己的观点：同一齿距的齿轮，其沿分度圆周转动的圆的大小是固定的，分度圆的外侧是外摆线，内侧为内摆线时，齿轮无论怎样组合都可以啮合。
威利斯的观点完善了互换性复合摆线齿廓的理论。
不久，美国的布朗·夏普公司根据这种方法制作了加工齿轮用的铣刀，并上市销售，这种齿廓开始在全世界普及开来。
另一方面，赖尔、欧拉等科学家进一步阐明了渐开线齿廓的优点。