I primi esperimenti riguardanti la costruzione del pacemaker risalgono alla metà del Novecento, attraverso gli studi del chirurgo statunitense C. Walton Lillehei e dell'ingegnere Earl Bakken, tecnico ospedaliero a Minneapolis. La collaborazione tra i due portó alla realizzazione di un prototipo di pacemaker con un elettrodo connesso al cuore, portatile e di piccole dimensioni che, dopo essere stato testato in laboratorio, fu applicato clinicamente per la prima volta il 14 aprile 1958 su di un paziente con un blocco atrio-ventricolare. La stimolazione cardiaca fu perfettamente efficace, ma il prototipo era utilizzabile soltanto per un blocco temporaneo. Il passo successivo fu la creazione di un pacemaker totalmente impiantabile con funzionamento a lungo termine, a cui lavorarono il medico Rune Elmquist e il chirurgo svedese Ake Senning. Essi sperimentarono un pacemaker i cui elettrodi erano connessi al miocardio, con batteria di sufficiente durata e di dimensioni contenute da poter essere impiantato nei pazienti; lo utilizzarono per la prima volta nel 1958, su di un paziente che presentava ripetuti episodi di arresto cardiaco al giorno. Il dispositivo funzionó in maniera efficace soltanto per otto ore, e fu prontamente sostituito da un secondo che duró una settimana; dopo essere stato sottoposto negli anni a innumerevoli sostituzioni del dispositivo, il paziente visse per ben 44 anni dal primo impianto. La svolta arrivó alla fine degli anni cinquanta, grazie all'ingegnere Wilson Greatbatch, il quale per caso creó un circuito elettrico perfettamente adatto al funzionamento del pacemaker: il dispositivo fu realizzato grazie all'ausilio del chirurgo William Chardack e del suo assistente Andrew Gage. Chardack eseguì con successo il primo impianto clinico su di un uomo affetto da blocco atrio-ventricolare totale nel 1960. Negli anni successivi sono stati effettuati molti progressi, miglioramenti in affidabilità, funzioni e durata delle batterie, fino ad arrivare ai pacemaker "on demand", in grado di rilevare il battito cardiaco del paziente ed entrare in attività stimolando il cuore solo quando la frequenza scende al di sotto di un valore soglia prefissato.