第一個商業化的X射线计算机断层成像系統是由高弗雷·豪斯费尔德(Godfrey Newbold Hounsfield)發明的，地點在英國Hayes的THORN EMI Central Research Laboratories，豪斯费尔德在1967年開始了他的想法，於1972正式發表，聲稱電腦斷層是披頭四樂團最大的遺產，龐大的利益使得EMI投資了研究計劃。另一頭，Tufts大學的阿蘭·麥克萊德·科馬克(Allen Mcleod Cormack)獨立研發了類似的處理程序，地點是开普敦大学/Groote Schuur Hospital，他們於1979年一起獲得諾貝爾獎。
1971所產的原型是行經180度角取160個平行讀數，每個是一度，每次掃描大約費時五分鐘，整個影像要產生要花2.5小時並用大型電腦來進行運算。
第一個生產的X射线计算机断层成像掃描器稱為EMI描掃器，只能用來做頭部的掃描，但是要花四分鐘取數據，七分鐘重組完成一個影像，另外它還要用一個裝滿水的perspex容器，型為頭套狀，可以包覆整個頭，主要是為了減少頭部的對比阻射強度相差太大（頭骨和頭骨外的差異），當時的解析度不高，只有80*80的畫質，第一個EMI掃描器是安裝在英國的wimbledon的atkinson morley's hospital，第一次進行病人頭部檢查的時間是1972年。
在美國，此機器的售價是390000，第一個是安裝在lahey clinic，再來是massachusetts general hospital，還有1973在george washington大學。
第一個任何部位都能檢查且不用水頭套的電腦斷層儀是在goergetown university由robert s.ladley. dds設計。
電腦斷層機器的演進
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第一代
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用如筆頭般細的射束打向一個或兩偵檢器，影像是用translate rotate的方法，將射源和偵檢器放置於對側的位置，兩者相對位置不變，再加以旋轉。在EMI掃描器時代，一對影像須要旋轉180度，耗時四分鐘，使用三個偵檢器（其中一個是射源位置的參考），每個偵檢器都是由碘化鈉閃礫器和光電倍增管組成，部分的病人很不能適應這些早期的機器，因為機器的振動和聲音都太大了。
第二代
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這項設計增加了偵檢器的數目，並且改變了射束的形狀，把原本的筆頭型改為扇型，旋轉方式仍為translate rotate，但是掃描時間有明顯的減少，旋轉量也由每次一度增為每次三十度。
EMI CT1010，這是一款早期的第二代頭部掃描儀。
第三代
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第三代X射线计算机断层成像在獲得影像的時間上有長足的進步，扇形的射束配上一列和射源相對的偵檢器，省略了費時的translation stage，最初讓掃描時間減少至大約一張十秒鐘，這個進行讓CT的實用性大大增加，時間短到可以做肺部和腹部的掃描，之前的幾代只限於用在頭部和四肢，到了第三、四代，病人也明顯覺得噪音和振動都少了不少，舒適多了。
第四代
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它的設計方法幾乎和第三代是同時發明的，表現度也差不多，不用一列的探测器，取而代之的是360度整圈的探测器，用扇型射束旋轉打在固定而非旋轉的探测器上。
bulky是一項昂貴且脆弱的光電倍增管，所以漸漸地被較好的探测器取代，氙游離腔探测器列曾經用在第三代機器中，也增加了較多的解析度和敏感度，但最終這兩項技術都被固態探测器取代：一個矩形、固態的發光二極體，並鍍上螢光的稀土元素磷，它更小，更敏感，更穩定，也更適合第三、四代機器的設計。
早期的四代機器有600個光電倍增管，每個直徑1/2吋，可以套在探测環內，以三個發光二極體為單位可以替代一個光電倍增管，這項改變同時增加了取像速度和影像品質，但是掃描的速度仍然不能改善，因為x光管的控制還是用纜線啟動，限制了旋轉的速度。
一開始，第四代機器有一個重大的進步，就是每轉一圈，探测器就會自動校正一次；而三代的幾何方式固定，對於沒有校正的情形很敏感，也就是有環形伪影產生的可能，另外，四代由於探测器不會移動和振動，校正的執行也較容易。
所有現代的醫療用電腦斷層都是以第三代的設計為藍本，現代的固態探测器相當地穩定，可以不須要每掃一個影像都校正一次，第四代由於探测器經濟效益的問題，使得它比第三代貴多了，甚至對假影的敏感度也高，因為沒有固定和射源相對的探测器，要去除散射幾乎是不可能的事。
第五代
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一般指的是所謂的攝影CT（cine-CT）；Cine-CT與第四代CT相似，但X光源被置於偵辦器的外環；而且為了加快掃瞄的速度，採用多管X光源，依序以不同位置之X光對剖面曝光，以取代旋轉功能。系統掃瞄速度因而大大提升，足以掃瞄心跳等動態的剖面圖。而真正所謂第五代CT，乃是以大角度陽極X光管，環繞掃瞄剖面與偵測器；利用電子方式控制撞擊陽極的電子束，使其發出不同角度的X光束，以達到如同多管X光源的效果。由於電子掃瞄速度極快，每一剖面的掃瞄時間可降至33ms-100ms左右。可用于避免心導管等侵入性检查，做心臟血管攝影，主要缺點劑量高，價格昂貴。
功能再進化
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和取象時間有關要克服的另一問題是X光管。要提供一個長時間和高強度的曝露，需要將非常穩定的輸出加到X光管和發電器中。高速迴轉的陽極也要跟上處像處理的速度，這就需要固定的150kV的SMPS才能趨動它們。目前的功率可到100kW。
環刷迴轉（slip-ring）技術取代了原本纜線的設計，使得X光管和偵檢器能連續動作，再加上連續地推移病人進入掃描器的設計，就是所謂的螺旋式電腦斷層。
多层螺旋X射线计算机断层成像（multi-detector-row CT，MDCT）系統更加快了掃描的速度，它可以同時獲取數個影像。目前機器的列數可以達到128列，幾秒內就有可能获得完整的胸腔影像。MDCT也使用等方解析度，可用任意角度重建需要的影像，与核磁共振影像的能力一樣，很短時間就可以掃描很大體積的影像是MDCT最大的特色；更重要的是空間解析度也高了。最新一代的MDCT內在Z軸方向的球管內有浮動的焦板，可以讓解析度更好。
另一個不同的研究方向是用在心臟的斷層檢查，稱為電子光束斷層描掃（electron-beam CT，EBCT（英语：EBCT））。它的時間解析度高達50微秒。它可以暫停心臟和肺部的動態來形成高品質的影像。開始時只有Imatron公司製造，後來GE公司跟進，鮮有人做，主要是因為它的成本太高，而用途僅只有一項。同期的MDCT的時間解析度很接近EBCT，但是成本却低得多，因此MDCT就成了市場的趨向。
進化過的電腦技術和組像技術可以執行更快更準確的重組。早期的機器可能需要幾分鐘才可以做出一張影像；現在30秒钟可以做出1000張影像，精心設計的軟體也可以滅少假影。雙射源電腦斷層（Dual source）使用兩個X光管和兩排偵檢器，使得每張影像只需0.1秒就可以完成。這樣就可以得到高品質的心臟影像而不需要使用降低心率的藥，例如β受體阻滯劑。
雙射源的複列偵檢器電腦斷層可以在10秒的閉氣時間內就完成整個心臟的檢查。
Volumetric電腦斷層是複列偵檢斷層機的一項延申，仍在研究階段，目前的MDCT每轉一次取樣4cm寬的體積，volumetric電腦斷層的目標是以256的複列偵檢斷層儀的原型為基礎，增加寬度到10-20cm，未來的應用包括了心臟成像（在兩次連續的心跳間就可以取得欲重建完整三維影像所需要的數據）。
双源 [需明示出處]光子计数电脑断层扫描系统（photon-counting CT，PCCT）傳統CT的訊號轉換涉及兩個步驟，而PCCT的光子計數探測器（photon-counting detector，PCD）只需要一個步驟，能大大減少電子噪音及資訊流失問題。機孔轉動一圈時間快至0.25秒，時間解像度達66毫秒，提供更高的敏感度及超高清影像，同時可減低高達70%的輻射量和高達30%的造影劑用量。
微斷層攝影（Microtomography）
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近幾年來，斷層攝影也到了微米的等級，名為微斷層攝影，但是這些機器目前只適合小物體或是動物，還不能用在人體。