第一個使用真空管設計的放大器大約在1930年前后完成，這個放大器可以執行加與減的工作。

運算放大器最早被設計出來的目的是將電壓類比成數字，用來進行加、減、乘、除的運算，同時也成為實現模擬計算機（analog computer）的基本建構方塊。然而，理想運算放大器的在電路系統設計上的用途卻遠超過加減乘除的計算。今日的運算放大器，無論是使用晶體管（transistor）或真空管（vacuum tube）、分立式（discrete）元件或集成電路（integrated circuits）元件，運算放大器的效能都已經逐漸接近理想運算放大器的要求。早期的運算放大器是使用真空管設計，現在則多半是集成電路式的元件。但是如果系統對于放大器的需求超出集成電路放大器的需求時，常常會利用分立式元件來實現這些特殊規格的運算放大器。

1960年代晚期，仙童半導體推出了第一個被廣泛使用的集成電路運算放大器，型號為μA709，設計者則是鮑伯·韋勒（Bob Widlar）。但是709很快地被隨后而來的新產品μA741取代，741有著更好的性能，更為穩定，也更容易使用。741運算放大器成了微電子工業發展歷史上一個獨一無二的象征，歷經了數十年的演進仍然沒有被取代，很多集成電路的制造商至今仍然在生產741。直到今天μA741仍然是各大學電子工程系中講解運放原理的典型教材。

應用

運算放大器是用途廣泛的器件，接入適當的反饋網絡，可用作精密的交流和直流放大器、有源濾波器、振蕩器及電壓比較器。