כמרכיב מפתח בתחום ההעברה המכנית, לגלגלים סינכרוניים יש תהליך פיתוח היסטורי עשיר.
בייצור תעשייתי מוקדם, הביקוש לציוד הילוכים מדויק הוליד את אב הטיפוס של גלגלים סינכרוניים. מבנה ההילוכים הפשוט שופר, והופיעו גלגלים בהדרגה עם חגורות סינכרוניות. הגלגלים הסינכרוניים הראשוניים שימשו בעיקר במכונות תעשייתיות קלות עם דרישות דיוק נמוכות, כמו חלקים פשוטים במכונות טקסטיל. גלגלים סינכרוניים מוקדמים אלה היו עשויים לרוב מתכות רגילות, עם תהליכי ייצור גסים ודיוק מוגבל, אך הם הדגימו בתחילה את הפוטנציאל של העברת סינכרונית בשיפור יעילות הייצור.
עם העמקת המהפכה התעשייתית, הדרישות לדיוק ויציבות ההעברה המכנית הולכות וגוברות יותר. פיתוח מדעי החומרים סיפק הזדמנויות לקידום גלגלים סינכרוניים. חומרי מתכת חדשים כמו פלדת סגסוגת באיכות גבוהה משמשים לייצור גלגלים סינכרוניים, המשפרים מאוד את חוזקם ועמידותם של גלגלים סינכרוניים. יחד עם זאת, גם תהליך הייצור שופר משמעותית, ואומצו טכנולוגיות זיוף ועיבוד דיוק, כך שניתן לייצר גלגלים סינכרוניים העומדים בדרישות ההעברה המדויקת.
בעידן המודרני, מונע על ידי תעשיות האוטומציה והייצור המדויקות הפורחות, פיתוח גלגלים סינכרוניים נכנס לשלב חדש. בנוסף ליישום הרחב שלה במכונות מסורתיות, גלגלים סינכרוניים הפכו הכרחיים בקווי הרכבה אוטומטיים, כלי מכונת CNC וציוד אחר. יתר על כן, עם הופעתם של חומרים חדשים כמו פלסטיקה הנדסית בעלת חוזק גבוה, כמה ציוד מיוחד עם דרישות משקל החלו גם להשתמש בגלגלים סינכרוניים העשויים מחומרים מיוחדים. בנוסף, שיפור דרישות ההגנה על הסביבה הוביל גם לייצור גלגלים סינכרוניים להתפתח בכיוון של זיהום נמוך וצריכת אנרגיה נמוכה. כיום, גלגלים סינכרוניים מסתגלים כל העת לצרכי הפיתוח של התעשייה והייצור המודרניים, מחדשים ומשתפרים ברציפות, ומשחקים תפקיד חשוב יותר ויותר בפיתוח ענף הייצור העולמי.