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  公元前3世紀左右,希臘哲學家阿基米德創立了一臺簡單機械的想法,他研究了簡單機械:槓桿,滑輪和螺桿,而發現了槓桿機械優勢的原理。他關於槓桿的著名言論:“給我一個地方站立,我會移動地球。”表明了使用機械優勢可實現的放大力量在最理想時是無限制的。後來希臘哲學家定義了經典的五種簡單機器(不包括斜面),並能粗略地計算出它們的機械優勢。例如,亞歷山大的赫隆(公元10-75年)在他的作品“力學”中列出了五種可以“設定運動負荷”的機制;槓桿,捲揚機,滑輪,楔塊和螺釘,並描述了它們的製造和使用。然而,希臘人的理解僅限於簡單機械的靜力學(力的平衡),並沒有包括動力學,力與距離之間的權衡,或功的概念。  在文藝復興時期,如簡單機械被稱呼為機械力的動態,除了可以應用的施加力量,並從它們可提升負載距離多遠的角度開始研究,最終導致機械的新概念。在 1586年弗蘭德工程師西蒙·斯蒂文(Simon Stevin)得出了斜面的機械優勢,並將其與其它簡單機器一併使用。義大利科學家伽利略於 1600年在 Le Meccaniche(On Mechanics)中完成了簡單機械的完整動力學理論,其中他展示了機器作為施力放大器的潛在數學相似性。他是第一個解釋說,簡單機械並不會產生能量,只能改變它。  達文西(Leonardo da Vinci,1452-1519)發現了經典的機器滑動摩擦規則,但是這些規則尚未發表,僅僅記錄在他的筆記本中,並且基於牛頓前的科學,例如相信摩擦是一種空靈的流體。他們被 Guillaume Amontons(1699)重新發現,並由 Charles-Augustin de Coulomb(1785)進一步發展。

  所有現實中的機具都受到摩擦的影響,這會導致一些輸入的作用力變成熱量散失。若假設 formula_1 為在能量守恆中因摩擦而失去的作用力, 該機械工具的效率 formula_3 (介於 formula_4) 定義為輸出的功與輸入作用力之比,也是因為摩擦損失能量的度量,  如上所述,功等於力和速度的乘積,因此 所以  因此在現實世界的機具中,機械優勢總小於具效率 "η" 乘上速度的積。因此,受摩擦影響的機器無法如同對應理想機器那樣,以相同的作用力移動理論上的負載。

  複合機器是由一系列簡單機械串聯連線而成的機器,其中一個機械的輸出力為下一個輸入力提供輸入力。 例如,臺鉗包括一個與螺桿串聯的槓桿(虎鉗的手柄),一個簡單的齒輪系由多個串聯的齒輪(車輪和車軸)組成。  複合機器的機械優勢是系列中最後一臺機器的輸出功,除以第一臺機器施力輸入的比例,所以  由於每臺機器的輸出力都是下一臺機器的輸入, formula_9, 這臺複合機器的機械優勢也由此給出  因此複合機器的機械優勢,等於構成它系列簡單機械的機械優勢乘積  同樣,複合機器的效率,也是構成它系列簡單機械的效率乘積

  在許多簡單機械中,如果機器上的負載力 "F" 相對於輸入力 "F" 足夠高,則機器將向後移動(中文有後座力一詞),並且負載力對輸入力起作用。所以這些機器可以在任一方向使用,驅動力可以施加到任一輸入點。例如,如果槓桿上的負載力足夠高,則槓桿將向後移動,使輸入臂相對於輸入力向後移動。這些被稱為“可逆”或“非鎖定”機器,後退動作稱為“overhauling”。  但在某些機器中如果摩擦力足夠大,即使輸入力為零,也不會因為有負載力而向後移動。這被稱為“自鎖”或“不可逆”的機器。這些機器只能通過輸入端的力進行運動,而當輸入力被移除時,它們將保持靜止不動,在剩下的任何位置通過摩擦力“鎖定”。  自鎖性質主要發生在運動部件之間,相互間接觸面積很大的那些機械上:比如螺絲釘,斜面和楔塊:  若且僅若其效率“η”低於 50%時,機器才會自鎖:  機器是否具有自鎖性質,取決於兩部分之間的摩擦力(靜摩擦係數)和距離比 "d/d"(理想的機械優勢)。如果摩擦和理想的機械優勢都足夠高,那麼它將會具有自鎖的性質。
機械最基本的單位就是簡單機械,其定義為利用槓桿效益(亦稱為機械優勢)將施力放大、節省時間或改變方向的工具。簡單機械是人運用力的基本機械元件。在人類最初偉大的發現發明中,對火、語言與工具的掌握,使得人類最終從地球生態的眾多族群中脫穎而出。而簡單機械,則是人在建設文明社會中運用工具的知識結晶,是牛頓力學(向量力學)研究的重要物件。