Nghiên cứu đầu tiên về truyền máu bắt đầu từ thế kỷ 17 khi bác sĩ người Anh William Harvey mô tả đầy đủ sự lưu thông và đặc tính của máu vào năm 1628. Những lần truyền máu đầu tiên cũng đã được cố gắng thực hiện vào khoảng thời gian này, mặc dù những lần truyền máu này thường không thành công và gây tử vong ở người.
Lần truyền máu thành công đầu tiên được ghi lại là do bác sĩ người Anh Richard Lower thực hiện vào năm 1665 khi ông đánh chảy máu một con chó, khiến nó suýt chết vì mất quá nhiều máu. Sau đó, ông đã tìm phương pháp hồi sinh con vật bằng cách truyền máu từ một con chó khác qua động mạch đã được buộc chặt của con chó bị thương.
Năm 1667, Jean-Baptiste Denis, thầy thuốc của vua Louis XIV, đã thực hiện việc truyền máu từ động vật sang người. Denis đã truyền máu từ một con cừu cho một cậu bé 15 tuổi và sau đó cho một người lao động, cả hai đều sống sót sau khi được truyền máu.
Năm 1818, bác sĩ sản khoa người Anh James Blundell đã truyền máu thành công cho một bệnh nhân bị băng huyết khi sinh nở. Năm 1901, Karl Landsteiner, một bác sĩ người Áo đã phát hiện ra những nhóm máu đầu tiên của con người, giúp truyền máu trở thành một phương pháp an toàn hơn. Bằng cách thực hiện các thí nghiệm, trong đó ông trộn các mẫu máu lấy từ nhân viên của mình, Landsteiner đã phát hiện ra các nhóm máu A, B và O và thiết lập các nguyên tắc cơ bản về khả năng tương thích ABO. Năm 1907, một bác sĩ phẫu thuật người Mỹ tên là Reuben Ottenberg đề nghị rằng máu của bệnh nhân và người hiến nên được nhóm lại và kết hợp chéo trước khi tiến hành thủ tục truyền máu.
Từ năm 1914 đến năm 1918, các chất chống đông máu như natri citrate được tìm thấy để kéo dài thời gian bảo quản của máu và làm lạnh cũng được chứng minh là một phương tiện bảo quản máu hiệu quả. Vào những năm 1920 và 1930, phong trào hiến máu tình nguyện để lưu trữ và sử dụng được bắt đầu. Cùng lúc đó, Edwin Cohn đã phát triển phân đoạn etanol lạnh, một phương pháp chia nhỏ máu thành các phần thành phần của nó để thu được ví dụ như albumin, gamma globulin và fibrinogen.
Trong Chiến tranh thế giới thứ hai, truyền máu được sử dụng trên quy mô lớn để điều trị cho những người lính bị thương. Ngày nay, nó đã là phương pháp phổ biến trong phẫu thuật và điều trị với các bệnh nhân bị mất máu trầm trọng do phẫu thuật hoặc tai nạn, người mắc bệnh thiếu máu, rối loạn đông máu đặc biệt là sản phụ bị chảy máu trong quá trình chuyển dạ và khi sinh, nếu không được xử lý kịp thời và cung cấp lượng máu đủ sẽ gây tử vong cho sản phụ.
Việc truyền máu phải được bảo đảm đúng nguyên tắc, chỉ truyền máu khi thực sự cần thiếu, thiết thành phần nào của máu sẽ bổ sung thành phần ấy, hạn chế tối đa việc truyền máu toàn phần.