Die Entdeckung von Amylase erfolgte 1811 durch den deutschen Apotheker Constantin Kirchhoff in St. Petersburg. Wegen der Kontinentalsperre, die durch Napoleon gegen britische Kolonialwaren auferlegt wurde, war europaweit Zuckerrohr knapp geworden. Es wurde fieberhaft nach chemischen Methoden gesucht, um direkt aus Stärke Zucker zu gewinnen. In der Absicht einen Ersatz für gummi arabicum herzustellen, gelang es Kirchhoff durch das Kochen von Stärke mit verdünnter Schwefelsäure ungewollt größere Mengen eines Zuckers herzustellen. Es war die erste Entdeckung und unmittelbare Verwendung eines chemischen Prozesses der Stärkespaltung ohne die Mitwirkung von Mikroorganismen. In jener Zeit war unbekannt, dass die Wirkung der Mikroorganismen auf Inhaltsstoffen beruht, die man heute Enzyme nennt. Erhard Friedrich Leuchs entdeckte 1831, dass der menschliche Mundspeichel Stärke scheinbar verzuckere.
Die beiden französischen Chemiker Anselme Payen und Jean-Francois Persoz verfeinerten in einer Zuckerfabrik nahe Paris 1833 den Prozess der Zuckergewinnung aus Stärke. Sie waren überzeugt, dass es sich um einen „einfach-chemischen“ Prozess handelt und dass man den Zucker lediglich von der Stärke trenne; folglich nannten sie diesen Prozess Diastase (griechisch für trennen). 1835 wurde die Diastase vom schwedischen Chemiker Jöns Jakob Berzelius als chemischer Prozess mit der Einwirkung von katalytischen Kräften vermutet. Anfang des 20. Jahrhunderts wurde die nun veraltete Bezeichnung "Diastase" nicht mehr verwendet, um den chemischen Prozess nach Payen zu bezeichnen, sondern schon synonym mit der heute geläufigen Bezeichnung "Amylase", um vielmehr Enzyme zu benennen, die die Hydrolyse von Stärke in Zucker katalysieren.
In den anschließenden Jahren folgte die Identifizierung und die Benennung von Enzymen durch Eduard Buchner, Robert Koch, sowie Wilhelm Kühne, und die chemische Charakterisierung durch John Howard Northrop. Letzterer bewies, dass Enzyme ganz aus 'purem' Protein bestehen können.
Als α-Amylasen wurden 1925 die Enzyme von Richard Kuhn benannt, deren Produkte in der α-Konfiguration bestehen. 1930 entdeckte Ohlsson eine andere Amylase, die als Produkt β-Mannose ergab. Kamaryt lokalisierte 1971 den Locus für die Gene der menschlichen Amylase-Enzyme auf dem 1. Chromosom. Die Kristallstruktur von α-Amylase wurde vom Schimmelpilz Aspergillus oryzae isoliert und von Matsuura 1979 aufgeklärt. Die Aminosäuresequenz von α-Amylase wurde von Kluh et al. 1981 und Pasero et al. 1986 dargelegt, die komplette chromosomale DNA-Sequenz wurde anschließend 1999 von Darnis et al. aufgeklärt.
