公元前400年前，在雅典人们用城市下水道的污水对菜园和柑桔园进行灌溉施肥，是灌溉施肥的最初形式。现在我们看到的水肥一体化技术起源于无土栽培（营养液栽培），并伴随高效灌溉技术的发展得以发展。18世纪末，英国人John Woodward 将植物种植在土壤的提取液中，这是最早的水肥一体化栽培。此后法国的科学家确定了许多营养液配方。

美国1913年建成了第一个滴灌工程；德国于1920年在水出流方面实现了一次突破，使水从孔眼流入土壤；1934年美国开展滴灌管的试验；此后，苏联、英国、荷兰的一些科学家用该技术灌溉温室中的花卉和蔬菜。到了20世纪50年代后期，以色列研制成功长流管式滴头解决了长期以来的滴头问题。在70年代，由于便宜的塑料管道大量生产，极大地促进了细流灌溉的发展，推动了细流灌或微灌系统包括滴灌、微喷雾灌以及微喷灌等技术的进步，在过去的40多年里，水肥一体化工程技术在全世界迅猛发展

美国目前是世界上微灌面积最大的国家，在灌溉农业中60%的马铃薯、25%的玉米、33%的果树均采用水肥一体化技术。现在加利福利亚州已建立了完善的水肥一体化设施及服务体系，果树生产均采用了滴灌、渗灌等水肥一体化技术，成为世界高价值农产品现代农业生产体系的典型。德国20世纪50年代塑料工业兴起后，高效灌溉技术得到了迅速发展，而且灌水与施肥很快结合进行，发展成为一种高精度控制土壤水分、养分的农业新技术。

荷兰从20世纪50年代初以来，温室数量大幅增加，通过灌溉系统施用的液体肥料数量也大幅增加，水泵和用于实现养分精确供应的肥料混合罐也得到研制和开发。澳大利亚近年来水肥一体化技术发展迅速，2006～2007年设立总额100亿澳元的国家水安全计划，用于发展灌溉设施和水肥一体化技术，并建立了系统的墒情监测体系，用于指导灌溉施肥。

自20世纪60年代初起，以色列开始普及灌溉施肥技术，1964年建成了用于灌溉施肥的全国输水系统，全国耕地中大约有一半以上应用加压灌溉施肥系统，包括果树、花卉、温室作物、大田蔬菜和大田作物。20世纪80年代初，以色列的灌溉施肥技术应用到了自动推进机械灌溉系统，施肥系统也由过去单一的肥料罐，发展为肥料罐、文丘里真空泵和水压驱动肥料注射器等多种模式并存，并且引入电脑控制技术及设备，养分分布的均匀度显著提高。

此外，水肥一体化发展较快的还有西班牙、意大利、法国、印度、日本、南非等国家。水肥一体化技术是节水、节肥的一项重要技术，欧洲很多地区并不缺水，但仍采用此项技术，考虑的是该项技术的其他优点，特别是对环境的保护效果。