Ngay từ những năm 1900, ý tưởng về một loại hộp số tự động chuyển số đã được các kỷ sư hàng hải Đức nghiên cứu chế tạo. Đến năm 1938 hộp số tự động đầu tiên ra đời khi hãng GM giới thiệu chiếc Oldsmobile trang bị hộp số tự động. Việc điều khiển ô tô được đơn giản hóa vì không còn bàn đạp ly hợp. Tuy nhiên do chế tạo phức tạp và khó bảo dưỡng sửa chửa nên nó ít được sử dụng.
Đến những năm 70 hộp số tự động thực sự hồi sinh khi hàng loạt hãng ô tô cho ra đời các loại xe mới với hộp số tự động đi kèm. Từ đó đến nay hộp số tự đông đã phát triển không ngừng và dần thay thế hộp số thường. Khi mới ra đời hộp số tự động là loại có cấp và được điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực. Để chính xác hóa thời điểm chuyển số và tăng tính an toàn khi sử dụng, hộp số tự đông có cấp điều khiển bằng điện tử (ECT) ra đời.
Vẫn chưa hài lòng với các cấp tỷ số truyền trên ECT, các nhà sản xuất ô tô đã nghiên cứu và chế tạo thành công một loại hộp số tự động với vô số cấp tỷ số truyền (Hộp số tự động vô cấp) vào cuối thế kỷ XX cụ thể như sau:
+ Hộp số tự đông (HSTĐ) theo công bố của tài liệu công nghiệp ô tô CHLB Đức ra đời năm 1934 tại hãng Chysler. Ban đầu HSTĐ sử dụng Ly hợp thủy lực và Hộp số hành tinh điều khiển hoàn toàn bằng van con trượt thủy lực, sau đó chuyển sang dùng Biến momen thủy lực đến ngày nay, tên gọi ngày nay sử dụng là AT.
+ Tiếp sau đó là hãng ZIL (Liên xô cũ 1949) và các hãng Tây Âu khác (Đức, Pháp, Thụy Sỹ). Phần lớn các HSTĐ dùng trong thời kỳ này dùng HSHT 3, 4 cấp trên cơ sở của bộ truyền hành tinh 2 bậc tự do kiểu Wilson, kết cấu AT