A fametszés története Kínában kezdődött, ahol már az i. e. 3. században is alkalmazták ezt a technikát. A kínai fametszés eredetileg vallási és oktatási célokat szolgált, gyakran buddhista szövegeket és képeket nyomtattak a segítségével. A Tang-dinasztia idején (618–907) a fametszés fejlődése felgyorsult, és egyre elterjedtebbé vált a könyvnyomtatás eszközeként. A legkorábbi fennmaradt nyomtatott könyv, a Gyémánt-szútra, 868-ban készült el, és egyértelműen bizonyítja a fametszés technikájának alkalmazását ebben az időszakban.
A 14. században a fametszés technikája eljutott Európába, ahol gyorsan népszerűvé vált a vallásos illusztrációk és kéziratok díszítésére. A középkori Európában a fametszés segítségével készített képek gyakran bibliai történeteket, szenteket vagy erkölcsi tanításokat ábrázoltak, és ezek a képek nagy hatással voltak az írástudatlan közönségre is. A technika könnyű sokszorosíthatósága lehetővé tette a képek széles körű terjesztését, így ezek a fametszetek hamarosan a vallásos tanítások hatékony eszközévé váltak.
A 15. század elején a fametszés az európai könyvnyomtatás alapvető technikájává vált. Johannes Gutenberg nyomdagépének feltalálása előtt is számos nyomtatott könyv készült fametszetek segítségével, majd később a fametszés és a nyomdagép együtt forradalmasították a könyvkiadást. A korszak legjelentősebb fametszetei közé tartoznak Albrecht Dürer munkái, aki a reneszánsz Németországban a technikát a művészi kifejezés magas szintjére emelte. Dürer részletgazdag és rendkívül kidolgozott fametszetei új dimenziót adtak a művészetnek, és generációkon átívelő hatást gyakoroltak a későbbi művészekre.
A 16. és 17. században a fametszés népszerűsége visszaesett, amikor a rézmetszés és más rézkarc technikák egyre elterjedtebbé váltak, mivel ezek finomabb részletek ábrázolására voltak képesek. A rézmetszetek lehetővé tették az árnyékolás és a finom vonalak pontosabb megjelenítését, így a fametszetek viszonylag egyszerűbb megjelenése háttérbe szorult. Ennek ellenére a 18. század végén a fametszés technikáját újra felfedezték, főként az illusztrációs munkákban és az iparművészetben. A brit Thomas Bewick volt az egyik úttörője az úgynevezett fafaragó metszés (wood engraving) technikájának, amely lehetővé tette a sokkal részletgazdagabb és finomabb metszetek készítését keményfából, mint például a bukszusból.
A 19. század végére a fametszés már főként iparművészeti technikaként volt jelen, azonban a 20. században újra felfedezték a modern művészetben. Az expresszionista művészek, mint Ernst Ludwig Kirchner és más Die Brücke-csoport tagjai, újra érdeklődni kezdtek a fametszés iránt, és az eljárást az érzelmi kifejezés eszközeként alkalmazták. A fametszés expresszionista újraértelmezése erős kontúrokat, kontrasztos fekete-fehér felületeket használt, amelyek alkalmasak voltak a korszak társadalmi és politikai feszültségeinek kifejezésére.
A modern fametszés technikája tovább fejlődött, és ma már különféle stílusokban és célokra használják világszerte. A digitális technológiák megjelenése ellenére a fametszés technikája továbbra is népszerű a kortárs művészek körében, akik értékelik a kézműves technika egyediségét és az általa nyújtott textúrák, árnyalatok és mélységek gazdagságát.
