縱觀切削刀具材料的發展歷史，可分為四類：高速鋼、硬質合金（含硬質合金PVD涂層）、陶瓷以及超硬材料。

20世紀初，匹茲堡伯利恒鋼鐵公司展現了泰勒（機械工程師）和懷特（冶金工程師）經過反復切削測試的新型刀具，此刀具由制造時經過一種熱處理的鉻鎢鋼所制成，其車削速度比碳鋼高出十幾倍。盡管在加工過程中，刀具和工件相互摩擦時產生熱量并且成暗紅色，但卻鋒利不減，削鐵如泥，令人驚嘆不止。此后，這種鋼就獲得了“高速鋼”的美名。之后人們不斷的變換高速鋼成分，先后出現了很多種類的高速鋼刀具。

然而進入20世紀中葉以來，各種高強度鋼、高錳鋼、不銹鋼、高硬耐磨鑄鐵、高溫合金、鈦合金，以及各種非金屬材料、復合材料等難加工材料相繼出現，高速鋼刀具加工這些材料時效率太低，甚至根本切不動。于是人們又改進高速鋼的化學成分和熱處理方法，提高高速鋼的切削性能，出現了很多新型高速鋼，如含鈷、高釩超硬高速鋼等。另外又利用高硬度的碳化鎢和金屬粘結劑，經粉末冶金工藝制成硬質合金。本世紀20年代，先后制成鎢鈷類和鎢鈦鈷類硬質合金，并逐步應用于生產。硬質合金刀具加工某些金屬的效率，可比高速鋼提高4-10倍，而且硬質合金的硬度很高，可以加工高速鋼加工不了的材料，但對當時的生產水平而言，硬質合金韌性差，可加工性能差，只能在部分加工范圍內替代高速鋼使用。

1969年瑞典研制成功了碳化鈦涂層（PVD涂層，即物理氣相沉積涂層）刀具，刀具的基體是鎢鈦鈷硬質合金或鎢鈷硬質合金，表面碳化鈦涂層的厚度不過幾微米，但是與同牌號的合金刀具相比，使用壽命延長了3倍，切削速度提高了25%～50%。20世紀70年代出現第四代涂層刀具，可用來切削很難加工的材料。隨著技術水平的提高，硬質合金刀具的性能得到了全方位的提高，即使PVD涂層刀具的出現，也并沒有動搖硬質合金刀具的地位。硬質合金刀具由于廣泛應用于加工車刀、銑刀、刨刀、鉆頭和鏜刀，以及能夠加工的材料較多的突出綜合性能，在2019年全球刀具市場中，硬質合金刀具仍占據著高達63%的市場份額。

陶瓷刀具早在1912-1913年在英國和德國出現，由于其強度、韌度低，只應用于連續切削的精加工中，且切削速度和進給量都較低，直到1950年左右才開始被應用于生產。直到后來出現了氧化鋁陶瓷刀具和氮化硅陶瓷刀具，強度和韌性才得到有效地提高。但其抗沖擊韌性和抗斷裂性能還是較差，不能斷續切削和性能較差的鑄造件加工。并且隨著后來的超硬刀具的出現，陶瓷刀具的市場一直沒能擴展。

超硬刀具可分為金剛石類和立方氮化硼兩大類。金剛石類（單晶金剛石、PCD復合片、CVD金剛石涂層）刀具憑借其超高的硬度和耐磨性，在高強石墨、高硅鋁合金、鈦合金、鋁基復合材料、工程陶瓷、碳纖維復合材料（CFRP）、玻璃纖維增強復合材料（GFRP）等這些非鐵系材料的加工中，在穩定性、加工壽命和效率方面具有無可比擬的優勢，受到越來越多行業客戶的青睞，市場需求亦逐年增加。立方氮化硼類超硬刀具主要應用于鐵系金屬的加工。