Drevnim tokarilicama upravljalo se ručno ili nogom, pomoću užadi za okretanje obratka tijekom rezanja-ručnim alatom. Godine 1797., britanski mehanički izumitelj Maudsley stvorio je moderni tokarski stroj s alatom-pogonjenim vijkom, a 1800. usvojio je promjenu zupčanika za promjenu brzine napredovanja i koraka navoja koji se obrađuje. Godine 1817., drugi Englez, Roberts, upotrijebio je četvero-stupanjsku remenicu i mehanizam stražnje remenice za promjenu brzine vretena. Kako bi poboljšao mehanizaciju i automatizaciju, 1845. godine američki Fitch izumio je revolverski tokarski stroj. Godine 1848. pojavio se američki rotacijski tokarski stroj. Godine 1873. Amerikanac Spencer napravio je jedno-automatski tokarski stroj, a ubrzo nakon toga napravio je tro-automatski tokarski stroj.
Početkom 20. stoljeća pojavili su se tokarski strojevi s mjenjačem pogonjenim jednim motorom. Nakon Prvog svjetskog rata, zbog potreba industrije streljiva, automobila i drugih strojeva, brzo su se razvili razni-automatski tokarilice visoke učinkovitosti i specijalizirani tokarilice. Kako bi se poboljšala produktivnost male-serijske proizvodnje, kasnih 1940-ih naširoko su prihvaćeni tokarilice opremljene hidrauličnim uređajima za kopiranje, a razvijeni su i tokarilice s više-alatima. Sredinom-1950-ih razvijeni su programski upravljani tokarski strojevi s bušenim karticama, pin pločama i prekidačima za biranje. Tehnologija numeričkog upravljanja počela se koristiti u tokarilicama 1960-ih godina i doživjela je brzi razvoj nakon 1970-ih.