Bereits Alexander der Große ließ während des Persischen Krieges Gruben mit Eis füllen, um darin Wein und andere Nahrungsmittel zu kühlen. Kaiser Nero nutzte Schnee und Eis von den Bergen des Apennins, mit denen er Früchte für Festgelage frisch hielt. Die Entwicklung der Kältetechnik beginnt jedoch viel später. Um das Jahr 1550 soll der spanische Arzt Blasius Villafranka die Abkühlung von Wasser durch die Beigabe von Salpeter in Rom gelehrt haben. Diese Methode entdeckte bereits im Jahr 1525 Professor Zimara in Padua. Bis zum Jahr 1740 wurden 15 verschiedene Gemische gefunden, mit denen Temperaturen bis zu −32 °C erreicht werden konnten. Im Jahr 1844 schließlich stellte John Garry seine Kühlmaschine zur Herstellung von Eis vor, für die er im Jahr 1851 ein US-Patent erhielt. Die Nutzung beschränkte sich jedoch in erster Linie auf Air Conditioner für Hospitäler. Die erste Absorber-Kältemaschine baute Ferdinand Carré im Jahr 1860. Von ihr wurden 400 Stück hergestellt und fanden Verwendung in Handelsschiffen, die Fleisch aus Australien und Südamerika in die neuen Industriegebiete Englands und den USA brachten.
Ihren eigentlichen Anfang fand die Kälteindustrie im Jahr 1874 mit Carl von Linde. Er erfand eine Kältemaschine mit Ammoniakverflüssigung durch Kompression. Bis zum Jahr 1911 wurde damit aber hauptsächlich Kunsteis hergestellt. Erst danach begann die Entwicklung der industriellen Haltbarmachung von Lebensmitteln durch Tiefgefrieren. Eine Beobachtung durch den Biologen Clarence Birdseye (1886–1956) sollte dazu einen entscheidenden Beitrag leisten. Auf einer Forschungsreise nach Labrador sah er, wie die einheimische Bevölkerung bei −45 °C Fische fing, die sofort gefroren, als sie aus dem Wasser kamen. Später zubereitet, schmeckten sie wie frisch aus dem Wasser. Die praktische Umsetzung dieser Entdeckung gelang durch den dänischen Fischimporteur A.J.A. Ottensen. Er fand heraus, dass in einer Sole mit einem Salzgehalt von 28,9 % Salz und den neuen Kältemaschinen Temperaturen von −21 °C erreichbar waren. Damit konnte er ganze Fische innerhalb von ein bis drei Stunden bis in den Kern auf −20 °C einfrieren. Für seine Entdeckung erhielt Ottensen im Jahr 1911 ein Patent. Es stellt die Basis der industriellen Herstellung der heutigen Tiefkühlkost dar.
Am 6. März 1930 startete in Amerika die Vermarktung: In zehn Lebensmittelgeschäften in Springfield, Massachusetts, wurde von der Firma Birdseye zum ersten Mal Tiefkühlkost unter der Marke Birds Eye verkauft. Zum Sortiment gehörte neben Gemüseprodukten wie Spinat vor allem Obst und Fisch in filetierter Form. Birdseye kam zu der Erkenntnis, dass null Grad Fahrenheit (entspricht −18 Grad Celsius) die optimale Temperatur für tiefgefrorenes Essen sei. 1964 übernahm das International Institute of Refrigeration und später auch die EG die Temperaturempfehlung von Birdseye. Diese Temperatur erwies sich als ein guter Kompromiss zwischen Energiekosten und Haltbarkeit.
Es folgten Fruchtsäfte und die ersten Teilfertiggerichte. Den Durchbruch in Deutschland schaffte Tiefkühlkost 1955, als sie zum ersten Mal auf der Anuga ausgestellt wurde. Im Jahr 1957 fand sie sich dann erstmals in Deutschlands Truhen: Es waren Fischstäbchen und Spinat. Die erste tiefgefrorene Fertigmahlzeit, das sogenannte „TV-Dinner“, wurde in den 1950er Jahren von Gerry Thomas in den USA entwickelt.
In Erinnerung an den Verkauf der ersten tiefgekühlten Lebensmittel auf dem amerikanischen Markt proklamierte US-Präsident Ronald Reagan den 6. März 1984 als Tag der Tiefkühlkost (englisch National Frozen Food Day), der seitdem alljährlich landesweit in den Vereinigten Staaten begangen wird. Das Deutsche Tiefkühlinstitut hat das Ereignis in Deutschland zum „Internationalen Tag der Tiefkühlkost“ ausgeweitet und verweist damit auf eine zu den USA vergleichbare Entwicklung der Tiefkühlkost im Nachkriegsdeutschland.