聚氨酯的研究開發 初是由Otto Bayer和他的同事合作于1937年在德國勒沃庫森的I.G..Farben實驗室開始的。他們通過實驗應用加成聚合原理，利用液態異氰酸酯和液態聚醚或二醇聚酯生成一種有別于當時已發現的聚烯烴和縮聚生成塑料的新型塑料---聚氨酯。新的單體混合物也不同于Wallace Carothers 已取得的對于聚酯的專利。起初，應用僅限于纖維和柔性泡沫。隨后其發展受二次世界大戰影響（期間PU只小范圍用于航空座椅），直到1952年異氰酸酯才開始可以通過商業途徑購買到。1954年，開始使用甲苯二異氰酸酯（TDI）和多元醇聚脂生產用于商業用圖的柔性聚氨酯泡沫。這種泡沫（起初被發ming者稱作仿制的瑞士奶酪）的發明歸功于把水加入到反應體系當中，這些物質也用來生產硬質泡沫，粘膠和彈性體。線性纖維是由六亞甲基二異氰酸酯（HDI）和1，4-丁二醇（BDO）反應生成的。

種商業生產的聚醚多元醇，聚（四亞甲基醚）乙二醇，是由杜邦于1956年用四氫呋喃聚合生成的。BASF和陶氏在隨后的1957年推出比較便宜的聚烷烴二元醇.這些聚醚多元醇表現出了技術和商業上的優勢，如：低成本，易處理，良好的水解穩定性；而且在制備聚氨酯時可以快速取代聚酯多元醇。其他的PU推進者還有Union Carbide和Mobay Corporation, 一家Monsanto/Bayer 合資創辦的公司。1960年柔性聚氨酯泡沫的產量達到四萬五千噸。經過十多年的發展，隨著氯氟烷烴鼓泡劑的出現，便宜的聚醚多元醇，和二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）的出現推動了硬質聚氨酯泡沫在高性能的隔熱材料的運用。基于聚合MDI（PMDI）的硬質聚氨酯泡沫比基于TDI的材料有更好的熱穩定性和燃燒性能。

1967年，氨基甲酸乙酯改性的聚異氰酸酯硬質泡沫被生產出來了，生產出來的低密度隔熱材料顯示出更好的熱穩定性和阻燃性。也是在60年代，汽車的內部安全組件如儀表盤和門的面板開始使用熱塑性塑料回填半硬質泡沫制成。

在1969年，Bayer AG在德國的杜塞爾多夫展出了一輛全塑料車。汽車的有些部件是利用一種叫做RIM（反應注塑成型）的新工藝制造而成。RIM技術是用高壓注入液態組分然后快速注入反應組分zhi模腔內。大的部件如汽車儀表盤和面板，也可以用同樣的方法注塑成型。聚氨酯的RIM包括許多不同的產品和工藝。利用二元氨鏈增長劑和氨基甲酸、異氰酸酯和聚脲的三聚工藝，加入添加劑，如研磨過的玻璃、云母，加工過的纖維等，就是所謂的RRIM。可以 彎曲模量和熱穩定性。1983年美國利用這種技術生產出來汽車塑料車身。在模穴內預先加入玻璃纖維，可以進一步 彎曲模量，這就是所謂的SRIM或叫結構RIM。

從二十世紀80年代初，水吹微孔柔性聚氨酯泡沫被用于汽車面板和輪胎密封空氣過濾器的模型墊圈。 此后，由于能源價格上升、以及減少PVC在汽車中使用的要求日增，聚氨酯的市場份額不斷增加。昂貴的原料價格因部件重量的減輕，如金屬蓋和過濾器外殼的減少而得到補償。高填充的聚氨酯彈性體和未填充的聚氨酯泡沫現在被用于高溫油過濾器當中。

生產聚氨酯泡沫（包括泡沫橡膠）時，要往反應混合物中加入少量揮發性物質，叫做鼓泡劑。這些簡單的物質賦予聚氨酯良好的隔熱性能。20世紀90年代初，為了減少對臭氧層的影響，蒙特利爾協議限制使用部分含氯的鼓泡劑。如三氯氟甲烷（CFC-11）。其它的鹵代烷，如氯氟烴，1，1-二氯1-氟乙烷(HCFC-141b)被1994年的IPPC溫室氣體指令和1997年的歐盟有機揮發性氣體指令列為逐漸被淘汰的物質。到90年代末期，雖然還有部分發展中國家使用含鹵鼓泡劑，北美和歐洲已越來越多地使用二氧化碳、戊烷，1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)、1，1，1，3，3-五氟丙烷(HFC-245fa)作為鼓泡劑。