人工合成橡胶的思路来自于对天然橡胶的仿制。1493年哥伦布重游新大陆时，带回了富有弹性的小黑球——天然橡胶。1860年，C.G.威廉斯从天然橡胶的热裂解产物中分离出C5H8，定名为异戊二烯。1879年，G.布查德用热裂解法制得了异戊二烯，并把异戊二烯重新制成弹性体。
橡胶作为轮胎的主要材料，其发展和战争对橡胶的需求密切相关。第一次世界大战期间诞生了合成橡胶，并且有少量生产以应战争急需。20世纪30年代初期合成橡胶工业开始形成。第二次世界大战促进了多品种、多性能合成橡胶工业的飞跃发展。50年代初，随着齐格勒-纳塔催化剂的发明，合成橡胶工业进入合成立构规整橡胶的崭新阶段。60年代以后，合成橡胶的产量开始超过天然橡胶。
根据国际橡胶研究组织最新发布的数据，2010年全球合成橡胶消费量为1360万吨，天然橡胶消费量为1070万吨。专家估计，由于合成橡胶的应用比率还将继续增加。溶聚丁苯胶、稀土丁二烯橡胶、高乙烯基丁二烯橡胶等合成橡胶符合高性能轮胎高速、节能、安全、环保的要求，是生产绿色轮胎不可缺少的橡胶新材料；热塑性弹性体兼具塑料和橡胶的特性，被称为“第三代合成橡胶”，其中SEBS（氢化SBS）具有透明度高、热稳定性好、可采用蒸汽和环氧乙烷及紫外线消毒、本身无毒等特点，是一种理想的绿色环保医用材料；特种橡胶制品的弹性和密封性极佳，广泛应用于武器装备关键部位，例如，导弹和运载火箭发动机、推进剂管路活门、仪器舱、控制系统以及发射系统；先进的潜艇外面都装有声纳橡胶制成的“消声瓦”，可用来提高潜艇的隐身性能。