Trong một số cách, lịch sử lý thuyết ngôn ngữ lập trình có trước cả sự phát triển của chính các ngôn ngữ lập trình. Phép tính lambda, được phát triển bởi Alonzo Church và Stephen Cole Kleene trong những năm 193x, được một số người coi là ngôn ngữ lập trình đầu tiên của thế giới, mặc dù nó từng được dự định dùng làm mô hình tính toán hơn là phương tiện cho các lập trình viên mô tả các giải thuật cho một hệ thống máy tính. Nhiều ngôn ngữ lập trình hàm được mô tả như sự cung cấp một "lớp gỗ dán mỏng" lên phép tính lambda , và nhiều trong số đó dễ dàng được mô tả bằng những thuật ngữ của phép tính lambda.

Ngôn ngữ lập trình đầu tiên được đề cử là Plankalkül, do Konrad Zuse thiết kế vào những năm 194x, nhưng không được công chúng biết đến mãi cho đến năm 1972 (và không được thực hiện cho đến năm 1998). Ngôn ngữ lập trình đầu tiên được biết đến rộng rãi và thành công là Fortran, được phát triển từ năm 1954 đến năm 1957 bởi một nhóm nhà nghiên cứu IBM được dẫn dắt bởi John Backus. Sự thành công của FORTRAN dẫn đến sự hình thành của ủy ban các nhà khoa học nhằm phát triển một ngôn ngữ máy tính "thế giới"; kết quả cho những cố gắng của họ là ALGOL 58. Một cách độc lập, John McCarthy của MIT đã phát triển ngôn ngữ lập trình Lisp (dựa trên phép tính lambda), ngôn ngữ đầu tiên thành công với các khởi điểm từ giới học viện. Với sự thành công của những cố gắng khởi nguồn này, các ngôn ngữ lập trình máy tính đã trở thành một chủ đề tích cực của việc nghiên cứu trong những năm 196x và về sau.

Một số sự kiện chủ chốt trong lịch sử của lý thuyết ngôn ngữ lập trình kể từ lúc đó:

• Trong những năm 195x, Noam Chomsky đã phát triển hệ thống phân cấp Chomsky trong lĩnh vực ngôn ngữ học; một khám phá tác động trực tiếp lên lý thuyết ngôn ngữ lập trình và nhiều nhánh khác của khoa học máy tính.
• Trong những năm 196x, ngôn ngữ Simula đã được phát triển bởi Ole Johan Dahl và Kristen Nygaard; nó được coi là ví dụ đầu tiên của một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng; Simula cũng đã giới thiệu khái niệm đồng chương trình con (tiếng Anh: coroutine).
• Trong những năm 197x:
  • Một nhóm các nhà khoa học tại Xerox PARC được dẫn dắt bởi Alan Kay đã phát triển Smalltalk, một ngôn ngữ hướng đối tượng được biết đến rộng rãi nhờ môi trường phát triển sáng tạo của nó.
  • Sussman và Steele đã phát triển ngôn ngữ lập trình Scheme, một phiên bản của Lisp hợp nhất với phạm vi từ vựng (tiếng Anh: lexical scoping), một không gian tên thống nhất, và các yếu tố từ mô hình Actor bao gồm các continuation lớp nhất.
  • Lập trình logic và Prolog đã được phát triển cho phép các chương trình máy tính được biểu hiện như là logic toán học.
  • Backus, tại bài giảng ACM Turing Award năm 1977, đã tấn công hiện trạng của các ngôn ngữ công nghiệp và đề nghị một lớp mới các ngôn ngữ lập trình mà bây giờ được biết đến như là các ngôn ngữ lập trình mức hàm.
  • Xuất hiện phép tính tiến trình, ví dụ như Phép tính của các Hệ thống Giao tiếp (Calculus of Communicating Systems) của Robin Milner, và mô hình Các tiến trình giao tiếp liên tục (Communicating sequential processes) của C. A. R. Hoare, cũng như các mô hình song song tương tự ví dụ như mô hình Actor của Carl Hewitt.
  • Lý thuyết kiểu bắt đầu được áp dụng như là một ngành học (tiếng Anh:discipline) đối với các ngôn ngữ lập trình, được dẫn dắt bởi Milner; ứng dụng này dẫn đến những tiến bộ to lớn trong lý thuyết kiểu suốt nhiều năm qua.
• Trong những năm 198x:
  • Bertrand Meyer đã tạo ra phương pháp học Thiết kế theo hợp đồng (Design by contract) và hợp nhất nó vào trong ngôn ngữ lập trình Eiffel.
• Trong những năm 199x:
  • Gregor Kiczales, Jim Des Rivieres và Daniel G. Bobrow đã xuất bản cuốn sách Nghệ thuật của Giao thức Đối tượng meta (tựa tiếng Anh: The Art of the Metaobject Protocol).
  • Philip Wadler đề xuất dùng các monad cho việc cấu trúc các chương trình viết bằng các ngôn ngữ lập trình hàm.