水溶肥的研究和应用实际上是以叶面施肥的形式发展起来的。早在古代就有在农业生产实践中对作物进行营养喷施的记录。例如，在古希腊，城市废水用于喷洒农作物，而且在中国古代也有在农作物叶片上喷洒尿液的记录。真正作为科学研究与肥料应用，应该产生在20世纪20年代。
在20世纪20年代，苏联和美国等发达国家开始研制水溶肥。在20世纪60年代，商业水溶性肥料相继出现在日本和西欧。我国从20世纪80年代初开始研发水溶肥。由于世界水资源的日益短缺和不合理的施肥导致的环境风险增加，自20世纪70年代以来，滴灌和喷灌等具有节水功能的新型灌溉方法已在世界范围内得到认可和推广，水溶肥随之快速发展，人们逐渐认识到水溶肥的重要性。
从施肥技术的发展来看，水溶肥的发展集中体现在叶面喷施和滴灌肥方面。20世纪60年代是代叶面肥料的发展阶段。肥料的主要成分是具有溶解性和混配性好的无机盐类。配方技术简单，营养成分低，浓度低，农作物吸收效果不稳定。在第二阶段，从20世纪60年代到80年代，水溶肥产品中的养分类型有所增加，中微量元素添加到产品中，主要是螯合态微量元素，并将螯合剂和表面活性剂添加到配方中。提高了养分浓度和吸收效率，并开始有一些特定于作物的配方叶面肥。同时，对叶面营养机理进行了大量研究，叶面肥的施用效果大大提高。
自从20世纪60年代以色列创建滴灌技术，水肥一体化技术已在世界许多国家推广和应用。这种节水技术与水溶肥的结合应用越来越广泛，水溶肥的研究也越来越深入。20世纪80年代后开始向功能综合化和目标多样化的方向发展，产品除含有多种营养外，还产生了氨基酸水溶肥，黄腐酸水溶性肥料及其他活性生物刺激物质成分的品种。可以与农药配合施用，不仅可以直接提供农作物养分，而且具有刺激生长，提高养分吸收和预防病虫害的作用。