Thẻ gắn chip tự động đầu tiên được phát minh vào năm 1968 bởi khoa học gia tên lửa người Đức Helmut Gröttrup và đồng nghiệp của ông là Jürgen Dethloff; bằng sáng chế này cuối cùng cũng được công nhận vào năm 1982. Lần đầu tiên dùng thẻ loại này với số lượng lớn là ở Pháp, dùng trong việc thanh toán điện thoại công cộng dùng thẻ hoặc xu ở Pháp, bắt đầu vào năm 1983.'Télécarte).

Roland Moreno đăng ký bằng sáng chế về thẻ nhớ vào năm 1974.Năm 1977, Michel Ugon thuộc công ty Honeywell Bull phát minh ra thẻ thông minh vi xử lý đầu tiên. Năm 1978, Bull đăng ký bằng sáng chế về SPOM (Bộ vi tính một chip tự lập trình được -Self Programmable One-chip Microcomputer) mà đưa ra được một kiến trúc cần thiết để tự động lập trình lên một chip trên thẻ. Ba năm sau, chi đầu tiên dùng cho thẻ mang tên "CP8" được Motorola sản xuất dựa trên bằng sáng chế này. Vào thời đó, Bull đã có 1200 bằng sáng chế liên quan đến thẻ thông minh. Năm 2001, Bull bán bộ phận CP8 của họ và tất cả các bằng sáng chế liên quan cho Schlumberger. Schlumberger ghép bộ phận về thẻ thông minh của họ với CP8 và đặt tên là Axalto. Đến năm 2006, Axalto và Gemplus, là hai nhà máy sản xuất thẻ thông minh lớn nhất thế giới vào thời điểm đó, kết hợp lại với nhau và lấy tên là Gemalto.

Việc tích hợp chip vào trong tất cả các thẻ tài khoản của Pháp (Carte Bleue) hoàn tất vào năm 1992. Khi thanh toán ở Pháp bằng Carte Bleue, người ta nhét thẻ vào trong một trạm đầu cuối của ngân hàng, rồi nhập tiếp PIN trước khi quá trình thanh toán được chấp nhận. Chỉ có rất ít quy trình thanh toán được chấp nhận mà không phải khai báo PIN (chẳng hạn như việc thanh toán lệ phí cầu đường với số tiền nhỏ).

Các hệ thống thanh toán điện tử dựa trên thẻ thông minh (mà trong các hệ thống này, số dư tài khoản được lưu trữ ngay trên chip của thẻ, không cần phải lưu trên một tài khoản bên ngoài tại ngân hàng, điều này cho phép các trạm đầu cuối quyết định luôn việc chấp nhận thanh toán từ thẻ hay không mà không cần phải nối mạng về trung tâm ở ngân hàng) đã được thử nghiệm ở châu Âu từ giữa những năm 1990, đặc biệt là ở Đức (Geldkarte), Úc (Quick), Bỉ (Proton), Pháp (Moneo), Hà Lan (Chipknip and Chipper), Thụy Sĩ ("Cash"), Na Uy ("Mondex"), Thụy Điển ("Cash"), Phần Lan ("Avant"), Anh ("Mondex"), Đan Mạch ("Danmønt") and Bồ Đào Nha ("Porta-moedas Multibanco").

Sự bùng nổ dùng thẻ thông minh bắt đầu trong thập niên 90, khi có sự xuất hiện của SIM dùng trong thiết bị điện thoại di động GSM ở châu Âu. Cùng với việc mạng di động mở rộng khắp châu Âu, thẻ thông minh ngày càng trở nên thông dụng.

Vào năm 1993, các đại gia trong ngành thanh toán quốc tế như MasterCard, Visa, và Europay thỏa thuận cùng hợp tác để xây dựng nên chuẩn kỹ thuật cho việc dùng thẻ thông minh trong các thẻ thanh toán ở cả hai loại thẻ tài khoản và thẻ tín dụng. Phiên bản đầu tiên của hệ thống EMV này được công bố vào năm 1994. Đến năm 1998, một phiên bản khác tin cậy hơn ra đời. EMVco, công ty mà chịu trách nhiệm bảo trì lâu dài hệ thống này, đã nâng cấp chuẩn kỹ thuật vào năm 2000 và một lần nữa gần đây nhất là năm 2004. Mục tiêu của công ty EMV là phải đảm bảo với các tổ chức tài chánh và các đại lý rằng các chuẩn kỹ thuật dù phát triển nhưng vẫn phải giữ được tương thích với phiên bản 1998.

Ngoại trừ một số nước như Mỹ, nhìn chung trên toàn thế giới đã có những bước phát triển đáng kể trong việc xây dựng các thiết bị tại các điểm bán tuân thủ theo EMV cũng như việc phát hành các thẻ tín dụng và thẻ tài khoản thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật của EMV. Lấy ví dụ, một hiệp hội thanh toán toàn quốc của một nước nào đó, liên kết với MasterCard International, Visa International, American Express và JCB, phát triển các dự án triển khai chi tiết nhằm đảm bảo thỏa mãn việc sử dụng cho nhiều loại tài khoản khác nhau.

Thẻ thông minh với giao tiếp không cần tiếp xúc đã trở nên ngày càng phổ biến trong các ứng dụng thanh toán và mua vé, chẳng hạn trong bài toán bán vé vận tải công cộng. Hiện nay, Visa và MasterCard đã đồng ý thực hiện một phiên bản tại Mỹ (2004 – 2006).

Nhìn toàn cảnh thế giới, các hệ thống thu phí giao thông dùng thẻ thông minh không tiếp xúc hiện đang được triển khai nhiều. Nhiều chuẩn khác nhau xuất hiện ở nhiều địa phương khác nhau và thường không tương thích với nhau, mặc dầu hiện nay thẻ theo chuẩn MIFARE của Philips đang có một thị phần đáng kể ở cả Mỹ và châu Âu.

Thẻ thông minh hiện đang bắt đầu được dùng trong các dự án làm thẻ chứng minh nhân dân cũng như các loại giấp phép ở các mức vùng, toàn quốc hay toàn cầu. Các dự án làm thẻ công dân, giấy phép lái xe, thẻ bệnh nhân trên cơ sở thẻ thông minh ngày càng nhiều. Lấy ví dụ, ở Malaysia, dự án thẻ chứng minh nhân dân trong nước, mang tên MyKad, là một loại thẻ bắt buộc mọi người dân phải làm. Thẻ chứng minh này có 8 ứng dụng khác nhau và cung cấp đến 18 triệu người dùng. Thẻ thông minh không tiếp xúc hiện đang được tích hợp vào giấy thông hành sinh trắc ICAO để tăng cường tính an ninh trong phạm vi quốc tế.