Le 4x4 a existé dès les débuts de l'automobile. Déjà dans les années 1920, il existait des véhicules équipés de quatre roues motrices.
C'est dans le milieu militaire que le 4x4 s'est tout d'abord imposé, avec la nécessité pour les véhicules de disposer d'une meilleure motricité que celle d'une simple transmission à 2 roues motrices classique pour faciliter la progression en terrain difficile. C'était notammment le cas de la célèbre Jeep Willys, véhicule tout-terrain américain, apparu lors de la Seconde Guerre mondiale, et qui jouera un rôle de précurseur dans les véhicules tout-terrains, militaires comme civils.
Après guerre, le 4x4 s'est répandu dans le domaine civil pour des usages spécifiquement tout-terrain ou dans les pays en voie de développement dont le réseau routier comprenait de nombreuses pistes ou des routes en mauvais état.
Puis la transmission 4x4 a été utilisée sur certaines berlines routières. Citons notamment les constructeurs automobiles Audi et Subaru, qui sont de grands défenseurs de ce type de transmission, dont sont équipés nombre de leurs modèles.
Dans les années 80, un 4x4 à usage de loisir s'est développé d'abord aux États-Unis sous le nom de SUV (Sport Utility Véhicule) puis est arrivé dans les années 90 en Europe.
Puis une nouvelle catégorie Luxe est apparu au début des années 90 où le véhicule a perdu sa vocation tout terrain pour souvent se contenter d'une simple possibilité de tout-chemin mais où le confort et l'équipement est similaire à ceux des berlines haut de gamme.
Ces 10 dernières années, l'offre en 4x4 s'est étoffée, beaucoup de constructeurs non spécialistes ont investi ce créneau. Ce segment est proportionnellement celui qui a connu la plus forte croissance sur la marché français pour la période 2000-2005. Il se divise d'ailleurs désormais en plusieurs sous-segments. Paradoxalement, le marché américain connait lui un tassement principalement du fait de la hausse des carburants.
Il existe donc une gamme très variée dans de 4x4, 4 roues motrices, tout-terrains et SUV. Dans la version 4 roues motrices, on trouve des compactes jusqu'aux berlines équipées de ce mode de transmission. Sur le segment des 4x4, l'offre va des petits SUV qui représentent la majorité des ventes en 2004 avec des prix autour de 20 000 € (Toyota RAV4, Hyundaï Santa Fe, etc.) jusqu'au 4x4 plus luxueux, aux technologies, équipements, motorisations et luxe équivalent aux berlines hauts de gamme (VW Touareg, Mercedes Classe M, BMW X5, Porsche Cayenne, Volvo XC90, Lexus RX, Audi Q7, etc.)