Foi durante o século XV que a pintura a óleo começou a ganhar a preferência dos artistas que até então dispunham basicamente da têmpera de ovo, da encáustica e do afresco, tornando-se no século XVI, no norte da Europa e na Itália, a técnica número um das belas artes.

A adoção gradual da tinta a óleo ocorreu logo após os recursos da perspectiva e da luz e sombra terem sido aborvidos pelos estilos pictóricos do Renascimento, substituindo as composições estilizadas e planas dos artistas do período medieval. As características típicas da tinta a óleo vieram a ser bastante convenientes para os pintores interessados nos efeitos da luz, na semelhança "fotográfica" dos modelos e nos complexos degradês e detalhes da natureza.

Os pintores dos séculos XII a XIV já empregavam esporadicamente óleos como o de nozes e o de linhaça para obter alguns efeitos especiais em pinturas a têmpera e em afrescos. Durante a Idade Média, na Itália e na Grécia, usava-se óleo de oliva para a fabricação de algumas tintas de secagem lenta, e óleos secantes eram usados como verniz para pinturas.

No século XIV, Cennino Cennini apresentou um processo de pintura a têmpera que incluia a utilização de finas camadas de óleo. Também foi ele quem primeiro atribuiu aos irmãos van Eick a invenção da pintura a óleo, em um livro escrito em 1437. Posteriormente Giorgio Vasari (1511-1574), em "Le vite de piu eccelenti pittori, scultori e architetori" (Firenze, 1550), repetiu a afirmação. Pelo menos, aqueles pintores foram certamente os primeiros a tirar proveito das melhores características dessa técnica, desenvolvendo-a ao extremo, como provavelmente também os primeiros a usar o óleo como único veiculo em suas tintas, se não em todo o quadro, ao menos nas últimas camadas aplicadas sobre uma pré-pintura em têmpera. Alguns autores, no entanto, afirmam que a tinta usada por eles era na verdade uma mistura de óleos e resinas.

Retrato de Giovanni Arnolfini e sua esposa, óleo sobre madeira, 82.2 x 60 cm, National Gallery

O retrato do casal Arnolfini é uma das primeiras (e melhores) obras representativas da nova técnica. Embora utizasse os mesmos pigmentos já comuns na época, a tinta a base de óleo, com ou sem resinas, aplicada em inúmeras camadas semi-transparentes superpostas, emprestou efeitos inéditos de brilho e transparência e uma intensidade de cores jamais vista antes, além de um acabamento esmaltado que veio a ser bastante valorizado.

Posteriormente, diversos melhoramentos foram ocorrendo. Antonello da Messina (1430-1479) descobriu que para acelerar a secagem da tinta a óleo podia acrescentar litargírio. Leonardo da Vinci (1452-1519) aperfeiçoou o aglutinante fervendo em banho-maria uma mistura de óleo e cera de abelhas. Muitos outros pintores italianos foram criando suas próprias receitas, muitas vezes mantendo-as secretas. Rubens, cerca de 1600, alterou a receita dos italianos moendo pigmentos em óleo de nozes aquecido com óxido de chumbo e resina de mástique dissolvida em terebentina.