Jeden z najwcześniejszych patentów na „piłę łańcuchową bez końca” składającą się z łańcucha ogniw z zębami piły został przyznany Frederickowi L. Magawowi z Flatlands w stanie Nowy Jork w 1883 roku, najwyraźniej w celu produkcji desek poprzez rozciąganie łańcucha pomiędzy rowkowanymi bębnami.Późniejszy patent obejmujący ramę prowadzącą został przyznany Samuelowi J. Bensowi z San Francisco 17 stycznia 1905 r., a jego zamiarem było wycinanie gigantycznych sekwoi.Pierwsza przenośna piła łańcuchowa została opracowana i opatentowana w 1918 roku przez kanadyjskiego młynarza Jamesa Shanda.Po tym, jak w 1930 r. pozwolił na wygaśnięcie swoich praw, jego wynalazek był dalej rozwijany przez niemiecką firmę Festo, która w 1933 r. przekształciła się w niemiecką firmę Festo. Firma, obecnie działająca pod nazwą Festool, zajmuje się produkcją przenośnych elektronarzędzi.Inni ważni twórcy nowoczesnych pił łańcuchowych to Joseph Buford Cox i Andreas Stihl;ten ostatni opatentował i opracował elektryczną piłę łańcuchową do użytku na placach budowy w 1926 r. oraz piłę łańcuchową napędzaną benzyną w 1929 r. i założył firmę mającą zajmować się ich masową produkcją.W 1927 roku Emil Lerp, założyciel firmy Dolmar, opracował pierwszą na świecie piłę łańcuchową napędzaną silnikiem benzynowym i wyprodukował ją masowo.

II wojna światowa przerwała dostawy niemieckich pił łańcuchowych do Ameryki Północnej, więc pojawili się nowi producenci, w tym Industrial Engineering Ltd (IEL) w 1939 r., prekursor Pioneer Saws Ltd i część Outboard Marine Corporation, najstarszego producenta pił łańcuchowych na północy Ameryka.

W 1944 roku Claude Poulan nadzorował niemieckich więźniów wycinających papierówkę we wschodnim Teksasie.Poulan wykorzystał stary błotnik ciężarówki i uformował z niego zakrzywiony element służący do prowadzenia łańcucha.„Prowadnica łukowa” umożliwiła teraz obsługę piły łańcuchowej przez jednego operatora.

Firma McCulloch w Ameryce Północnej rozpoczęła produkcję pił łańcuchowych w 1948 roku. Wczesne modele były ciężkimi, dwuosobowymi urządzeniami z długimi drążkami.Często piły łańcuchowe były tak ciężkie, że miały koła jak piły ciągnione.Inne zespoły wykorzystywały linki napędzane z kołowego zespołu napędowego do napędzania listwy tnącej.

Po drugiej wojnie światowej ulepszenia aluminium i konstrukcji silnika zmniejszyły pilarki łańcuchowe do tego stopnia, że ​​mogła je nosić jedna osoba.W niektórych obszarach załogę pilarki łańcuchowej i skidera zastąpiono maszyną ścinkowo-układającą i kombajnem.

Piły łańcuchowe prawie całkowicie zastąpiły w leśnictwie proste piły napędzane siłą mięśni.Produkowane są w wielu rozmiarach, od małych pił elektrycznych przeznaczonych do użytku w domu i ogrodzie, po duże piły „drwalskie”.Członkowie jednostek inżynierów wojskowych są przeszkoleni w zakresie obsługi pił łańcuchowych, podobnie jak strażacy do gaszenia pożarów lasów i wentylacji pożarów budynków.

Stosowane są trzy główne typy ostrzałek do pił łańcuchowych: pilnik ręczny, elektryczna piła łańcuchowa i montowana na prowadnicy.

Pierwsza elektryczna piła łańcuchowa została wynaleziona przez Stihla w 1926 r. Przewodowe piły łańcuchowe stały się dostępne w powszechnej sprzedaży od lat 60. XX wieku, ale nigdy nie odniosły takiego sukcesu komercyjnego jak starsze typy pił spalinowych ze względu na ograniczony zasięg i zależność od obecności gniazdka elektrycznego, a także ryzyko dla zdrowia i bezpieczeństwa wynikające z bliskości ostrza do kabla.

Przez większość początku XXI wieku piły łańcuchowe napędzane benzyną pozostawały najpopularniejszym typem, ale od końca 2010 roku zaczęły one konkurować z bezprzewodowymi piłami łańcuchowymi zasilanymi akumulatorami litowymi.Chociaż większość bezprzewodowych pił łańcuchowych jest małych i nadaje się tylko do przycinania żywopłotów i wycinania drzew, na początku lat 20. XXI wieku firmy Husqvarna i Stihl rozpoczęły produkcję pełnowymiarowych pił łańcuchowych do cięcia kłód.Pilarki łańcuchowe zasilane akumulatorowo powinny ostatecznie zyskać większy udział w rynku w Kalifornii ze względu na ograniczenia stanowe, które mają wejść w życie w 2024 r. w odniesieniu do sprzętu ogrodniczego zasilanego gazem.