Sau khi có được công nghệ Vocaloid 2 của Yamaha Corporation, Crypton Future Media đã bắt đầu phát triển Vocaloid thứ ba của họ. Giọng của Hatsune Miku được lấy từ diễn viên lồng tiếng Saki Fujita đã qua chỉnh sửa và chia ra các âm riêng biệt. Các âm này sau đó được điều chỉnh cao độ và trường độ rồi nối lại thành từ và câu hoàn chỉnh. Cao độ của các âm được điều chỉnh bởi chính chương trình tổng hợp Vocaloid 2, với giao diện của một dãy phím đàn.Crypton phát hành nhân vật đầu tiên trong sêri "Character Vocal Series", Hatsune Miku, vào ngày 31/8/2007, với ý tưởng rằng Miku sẽ là "một thần tượng ảo trong một tương lai gần mà tại đó những bài hát bị quên lãng"[2].

Vào 30/4/2010, bản nâng cấp của Hatsune Miku được phát hành, gọi là "Hatsune Miku Append", gồm 6 thư viện giọng khác của Miku là Soft (nhẹ nhàng, thanh nhã), Sweet (ngọt ngào, trẻ con), Dark (già dặn, trầm lắng), Vivid (tươi sáng), Solid (to, rõ ràng), và Light(ngây thơ, thánh thiện). "Miku Append " được tạo ra để mở rộng thư viện giọng hát của Miku, và cần chương trình gốc (Vocaloid 2) được cài đặt trên máy tính trước. Đây là lần đầu tiên một Vocaloid có sự phát hành như thế này, và nhiều phiên bản Append của các Vocaloid khác được Crypton phát triển sau đó.

Ngày 31/8/2013, phiên bản tiếng Anh đầu tiên của Hatsune Miku được phát hành dưới tên "Hatsune Miku V3 English". Đây cũng là lần đầu tiên Crypton Future Media giới thiệu Piapro Studio (một VSTi có chức năng tương tự Vocaloid Editor của Yamaha).

Ngày 26/9/2013, Hatsune Miku V3 được phát hành với 5 thư viện là Original, Sweet, Dark, Soft, Solid.

Ngày 31/8/2016, phiên bản cải tiến thứ tư của Hatsune Miku gọi là "Hatsune Miku V4X" đã được phát hành. Phiên bản bao gồm bốn loại giọng: Original - Power, Solid - Power, Soft - Whisper và Dark - Whisper. Ở phiên bản này, english voicebank cũng đã được cải thiện đáng kể. Phiên bản V4X được phát hành vào đúng ngày kỉ niệm sinh nhật lần thứ 9 của cô.

Tháng 12/2016, Chinese voicebank của cô đã chính thức được giới thiệu tại 2 buổi concert của sự kiện Miku Expo In China 2016 được tổ chức ở Thượng Hải và Bắc Kinh và đã được chính thức phát hành vào tháng 8/2017.

Vào ngày 31 tháng 8 năm 2019,công ty Crypton có thông báo rằng cô cùng với các Vocaloid của công ty đã ngừng phát triển trên nền tảng VOCALOID của Yamaha và sẽ được phát triển trên 1 Synthesizer độc lập của chính công ty dựa trên Piapro Studio (ピ ア) - một VSTi được sản xuất và phát triển bởi Crypton trước đó,tuy nhiên mối quan hệ với Yamaha vẫn tiếp tục phát triển.

23/12/2019,phát hành bản cập nhật Hatsune Miku V4 Chinese Update,khắc phục những lỗi ở bản Miku V4C cũ.

Ngày 25/12/2019,Công ty Crypton Future Media đã có thông báo chính thức về phiên bản mới của phần mềm tổng hợp giọng hát Hatsune Miku với tên gọi là Hatsune Miku NT (New Type).Cụ thể đây là phiên bản đầu tiên của Miku sẽ không chạy trên nền tảng Vocaloid như trước nữa và sẽ được bày bán vào khoảng cuối tháng 8/2020 (với bản beta ra mắt vào giữa tháng 3/2020).