Et av de tidligste patentene for en "endeløs kjedesag" som består av en kjede av lenker som bærer sagtenner ble gitt til Frederick L. Magaw fra Flatlands, New York i 1883, tilsynelatende med det formål å produsere brett ved å strekke kjedet mellom rillede tromler.Et senere patent som inkorporerte en styreramme ble gitt til Samuel J. Bens fra San Francisco 17. januar 1905, hans hensikt var å felle gigantiske redwoodskoger.Den første bærbare motorsagen ble utviklet og patentert i 1918 av den kanadiske møllemakeren James Shand.Etter at han lot sine rettigheter falle bort i 1930, ble oppfinnelsen hans videreutviklet av det som ble det tyske selskapet Festo i 1933. Selskapet, som nå opererer som Festool, produserer bærbart elektroverktøy.Andre viktige bidragsytere til den moderne motorsagen er Joseph Buford Cox og Andreas Stihl;sistnevnte patenterte og utviklet en elektrisk motorsag for bruk på bucking-plasser i 1926 og en bensindrevet motorsag i 1929, og grunnla et selskap for å masseprodusere dem.I 1927 utviklet Emil Lerp, grunnleggeren av Dolmar, verdens første bensindrevne motorsag og masseproduserte dem.

Andre verdenskrig avbrøt forsyningen av tyske motorsager til Nord-Amerika, så nye produsenter dukket opp, inkludert Industrial Engineering Ltd (IEL) i 1939, forløperen til Pioneer Saws Ltd og en del av Outboard Marine Corporation, den eldste produsenten av motorsager i Nord Amerika.

I 1944 overvåket Claude Poulan tyske fanger som kuttet masseved i Øst-Texas.Poulan brukte en gammel lastebilskjerm og formet den til et buet stykke som ble brukt til å styre kjedet."Bauguiden" tillot nå motorsagen å bli brukt av en enkelt operatør.

McCulloch i Nord-Amerika begynte å produsere motorsager i 1948. De tidlige modellene var tunge tomannsapparater med lange stenger.Ofte var motorsager så tunge at de hadde hjul som trekksager.Andre antrekk brukte drevne linjer fra en hjuldrevet kraftenhet for å drive skjærestangen.

Etter andre verdenskrig gjorde forbedringer i aluminium og motordesign lettere motorsager til det punktet hvor én person kunne bære dem.I noen områder er motorsag- og skjæremannskapene erstattet av fellerbunter og hogstmaskin.

Motorsager har nesten utelukkende erstattet enkle menneskedrevne sager i skogbruket.De lages i mange størrelser, fra små elektriske sager beregnet for hjemme- og hagebruk, til store "tømmerhoggersager".Medlemmer av militære ingeniørenheter er opplært til å bruke motorsager, det samme er brannmenn til å bekjempe skogbranner og ventilere strukturbranner.

Tre hovedtyper motorsagslipere brukes: håndholdt fil, elektrisk motorsag og stangmontert.

Den første elektriske motorsagen ble oppfunnet av Stihl i 1926. Motorsager med ledning ble tilgjengelig for salg for publikum fra 1960-tallet og utover, men disse var aldri så vellykket kommersielt som den eldre gassdrevne typen på grunn av begrenset rekkevidde, avhengig av tilstedeværelsen av en stikkontakt, pluss helse- og sikkerhetsrisikoen ved bladets nærhet til kabelen.

I det meste av det tidlige 21. århundre forble bensindrevne motorsager den vanligste typen, men de møtte konkurranse fra batteridrevne litiumbatteridrevne motorsager fra slutten av 2010-tallet og utover.Selv om de fleste batteridrevne motorsager er små og kun egnet for hekkklipping og trekirurgi, begynte Husqvarna og Stihl å produsere motorsager i full størrelse for kutting av stokker tidlig på 2020-tallet.Batteridrevne motorsager bør etter hvert få økt markedsandel i California på grunn av statlige restriksjoner som er planlagt å tre i kraft i 2024 på gassdrevet hageutstyr.