Das Bedürfnis, Zahlen zufällig zu erzeugen, reicht bis in die frühesten Zivilisationen der Menschheit zurück. In Mesopotamien, um 3000 v. Chr., verwendeten die Sumerer Knöchel (Astragali), um bei Wahrsageritualen zufällige Ergebnisse zu erzielen. Im antiken Griechenland stützte sich die athenische Demokratie auf das Kleroterion, eine Losziehungsmaschine aus dem 5. Jahrhundert v. Chr., die zufällig Bürger für die Aufgabe als Geschworene oder Beamte auswählte. Aristoteles selbst argumentierte, dass die Losziehung demokratischer sei als die Wahl. In Rom bestanden die Sortes Virgilianae darin, Virgils Aeneis an einer zufälligen Seite aufzuschlagen und ein Omen zu lesen — eine primitive Form der Zufälligkeit aus einem Text.
Im Mittelalter und in der Renaissance blieb der Zufall untrennbar mit dem Heiligen verbunden. Würfel, die Vorläufer moderner Zahlengeneratoren, dienten sowohl als Spielinstrumente als auch als Wahrsage-Werkzeuge. Im Jahr 1494 stellte der Mathematiker Luca Pacioli in seiner Summa de Arithmetica eines der ersten formalen Teilungsprobleme mit Zufallskomponente vor. Später, im Jahr 1654, legte der berühmte Briefwechsel zwischen Blaise Pascal und Pierre de Fermat über das „Punkteproblem" die Grundlagen der Wahrscheinlichkeitstheorie und lieferte erstmals einen rigorosen mathematischen Rahmen für den Begriff der Zufallszahl.
Die moderne Ära erlebte die ersten systematischen Versuche, Tabellen von Zufallszahlen zu erstellen. Im Jahr 1927 veröffentlichte der britische Statistiker Leonard H.C. Tippett die erste Tabelle mit 41.600 Zufallszahlen, die aus Volkszählungsdaten gewonnen wurden. Im Jahr 1947 startete die RAND Corporation ein weitaus ehrgeizigeres Projekt: Mithilfe eines elektronischen Rouletterades erzeugte sie eine Million zufälliger Ziffern, die 1955 im bedeutenden Werk „A Million Random Digits with 100,000 Normal Deviates" veröffentlicht wurden und jahrzehntelang ein unverzichtbares Nachschlagewerk für Forscher weltweit waren.
Die Computerrevolution veränderte das Gebiet grundlegend. Im Jahr 1946 schlug der Mathematiker John von Neumann für den ENIAC, einen der ersten Computer, die „Middle-Square"-Methode vor: Man nimmt eine Zahl, quadriert sie und extrahiert die mittleren Ziffern als nächste Zahl. Trotz seiner Mängel — manche Folgen konvergieren gegen null — leitete diese Methode die Ära der Pseudozufallsgeneratoren ein. Im Jahr 1949 erfand Derrick Henry Lehmer den linearen Kongruenzgenerator (LCG) auf Basis der Formel Xn+1 = (aXn + c) mod m, der jahrzehntelang der Standardalgorithmus blieb. Im Jahr 1997 entwickelten Makoto Matsumoto und Takuji Nishimura den Mersenne-Twister, dessen astronomische Periode von 2¹⁹⁹³⁷−1 ihn zum meistgenutzten Pseudozufallsgenerator der Welt machte.
Die kognitive Psychologie hat gezeigt, dass Menschen schlechte Zufallszahlengeneratoren sind. Eine klassische Studie von William Wagenaar (1972) zeigte, dass Versuchspersonen, wenn sie gebeten werden, zufällige Folgen zu erzeugen, systematisch Wiederholungen und regelmäßige Muster vermeiden und Folgen produzieren, die zu „ausgewogen" sind, um wirklich zufällig zu sein. Im Jahr 1991 zeigte der Psychologe Peter Ayton, dass Menschen die Wechselwahrscheinlichkeit in zufälligen Folgen überschätzen — bekannt als der „Spielerirrtum" oder „Monte-Carlo-Fehlschluss". Forschungen von Daniel Kahneman und Amos Tversky zeigten, dass unser Gehirn selbst in reinem Rauschen nach Mustern sucht, ein Phänomen namens Apophänie.
Heute sind Zufallszahlengeneratoren allgegenwärtig und unverzichtbar. Die moderne Kryptographie stützt sich auf CSPRNGs (kryptographisch sichere Pseudozufallsgeneratoren) wie Fortuna, entworfen von Bruce Schneier und Niels Ferguson im Jahr 2003. Monte-Carlo-Simulationen, von Stanislaw Ulam und John von Neumann 1946 am Los-Alamos-Nationallabor erfunden, verwenden Milliarden von Zufallszahlen zur Modellierung komplexer Phänomene, von der Finanzwelt bis zur Nuklearphysik. Für „echten" Zufall nutzen Quantengeräte die fundamentale Unbestimmtheit der Quantenmechanik: die Australian National University streamt in Echtzeit Zufallszahlen, die durch Quantenvakuumfluktuation erzeugt werden.